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L’énigme du changement de périodicité des cycles glaciaires-interglaciaires enfin résolue ?

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Crédits : Wikimedia Commons.

Une nouvelle étude confirme le rôle central joué par l’océan Austral dans le changement structurel qui a marqué les alternances glaciaires-interglaciaires il y a environ 1 million d’années. Les résultats se basent sur de multiples analyses chimiques de sédiments marins. Elles ont permis de déduire le profil thermique et salin de la couche d’eau et, finalement, d’évaluer l’intensité du mélange océanique au fil des âges.

L’alternance de périodes glaciaires et interglaciaires est une caractéristique phare du climat des derniers millions d’années – et un domaine de recherche actif en paléoclimatologie. En particulier, une caractéristique a intrigué la communauté scientifique à propos de ces alternances. Il s’agit de l’apparition d’un changement dans leur rythme il y a environ 1 million d’années. La périodicité est passée de 41 000 ans à 100 000 ans, alors que l’amplitude des périodes froides s’est accentuée. On parle communément de transition mi-pléistocène.

Ce changement de dynamique n’est associé à aucune évolution particulière des paramètres astronomiques. On rappellera que ce sont eux qui initient les transitions glaciaires-interglaciaires. Il en va toutefois différemment de la façon dont le système climatique répond à leur forçage. L’explication doit donc venir de l’intérieur de la machine. Depuis une dizaine d’années, un corpus d’éléments grandissant attribue un rôle central à l’océan Austral dans cette évolution. Une théorie confirmée par de nouveaux résultats publiés dans la revue Science le 8 mars dernier.

Quand le mélange océanique module les cycles climatiques

Les chercheurs impliqués ont analysé le rapport calcium/magnésium ainsi que la composition en isotopes de l’oxygène dans une carotte de sédiments marins. Ces analyses chimiques complexes ont permis aux scientifiques de mettre en relief le rôle clé joué par les eaux profondes encerclant le continent austral.

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Évolution de la périodicité des cycles glaciaires-interglaciaires au fil des millions d’années. Reconstruction de la température à Vostok, Antarctique, en anomalie par rapport au présent. Crédits : Wikimedia Commons.

Les résultats obtenus montrent comment le mélange océanique moyen entre la surface et les profondeurs s’est réduit pendant la transition mi-pléistocène. Or, l’océan comporte une énorme quantité de dioxyde de carbone (CO2) dissous. Ainsi, une diminution du brassage implique que moins de ce gaz est échangé avec l’atmosphère. En effet, une fraction substantielle de l’eau ne communique plus avec l’air. L’effet de serre est donc affaibli et l’intensité des âges glaciaires accentuée.

Grosso modo, le système entre avec plus de facilité dans une fluctuation froide tout en ayant plus de mal à en sortir : la périodicité change.

« Les concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère – en particulier de CO2 – jouent un rôle majeur », indique Samuel L. Jaccard, co-auteur de l’étude. « (…) Le mélange océanique est très important dans ce cas, car il ramène le CO2 dissous des eaux profondes à la surface, où il est transféré dans l’atmosphère et contribue à l’effet de serre », poursuit-il.

L’océan comme amplificateur des changements climatiques

Les données analysées mettent en lumière deux phénomènes. Les eaux superficielles sont à la fois devenues plus froides et moins salées. L’avantage étant au second processus. Une stratification plus stable des couches océaniques s’est de ce fait mise en place.

« C’est un exemple typique de boucle de rétroaction : le brassage vertical diminue, donc l’eau apportée par les précipitations et la fonte des glaciers s’accumule à la surface de l’océan et y reste plus longtemps. Cela diminue la salinité et la densité, amplifiant encore un peu plus la réduction du mélange », précise Samuel L. Jaccard.

Glaciers of Greenland. Some graphics are provided by NASA.
Crédits : iStock

En plus de lever le voile sur les climats du passé, ce processus est pertinent dans l’étude du réchauffement planétaire actuel. Le co-auteur susmentionné nous explique.

« Au cours des dernières décennies, nous avons observé des vents d’ouest plus intenses à mesure que le climat se réchauffait, ce qui favorise le mélange et ainsi le rejet de CO2 océanique dans l’atmosphère. Mais d’autres effets peuvent compenser cette tendance. Par exemple, un climat plus chaud pourrait augmenter les précipitations et la fonte des glaciers, ajoutant ainsi de l’eau douce à la surface. Nous ne pouvons pas encore prédire ce qui va arriver ; nous avons besoin de simulations climatiques pour mieux comprendre l’évolution future de la dynamique dans la circulation de l’océan Austral ». Affaire à suivre donc !

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