in ,

Quand les volcans réchauffent le climat et détruisent la couche d’ozone

llustration d'artiste de volcans sur Vénus. Crédits : ESA / AOES

Un volcanisme majeur survenu il y a environ 17 millions d’années à l’ouest des États-Unis aurait provoqué un réchauffement climatique et une diminution considérable de la couche d’ozone. C’est du moins ce que soutient une étude récemment publiée dans la revue Geophysical Research Letters.

En termes d’agents naturels propices aux extinctions de masse, les éruptions volcaniques se placent sur le haut du podium. Cependant, il est question d’un volcanisme bien particulier, marqué par sa démesure et responsable de la formation de provinces magmatiques dont les trapps du Deccan (Inde) sont l’un des exemples phares.

Pendant des centaines de milliers d’années, ces formations vont libérer des quantités colossales de lave à la surface de la Terre. Les panaches mantelliques successifs aboutissent ainsi à des couches de basalte empilées les unes sur les autres, rappelant parfois des marches d’escalier. Chaque marche étant le reliquat d’une phase active d’épanchement magmatique.

Ces volcans, à la différence du Pinatubo par exemple, ne sont pas caractérisés par des explosions propices à l’injection d’une grande quantité de particules dans la haute atmosphère. Ils consistent plutôt en d’immenses flots de lave qui engloutissent peu à peu le paysage sur plusieurs millions de kilomètres carrés et sous 2000 à 3000 mètres de basalte.

Des pics froids supplantés par un réchauffement de long terme 

De nouvelles simulations effectuées par des chercheurs de la NASA ont montré que ces provinces volcaniques ont pu réchauffer de façon conséquente le climat de la Terre par le passé. « Nous nous attendions à un refroidissement intense dans nos simulations », note Scott D. Guzewich, auteur principal de l’étude. « Cependant, nous avons constaté qu’une brève période de refroidissement était supplantée par un effet de réchauffement ».

Le modèle intègre des processus plus nombreux et dresse donc un tableau plus complet comparé aux simulations précédentes. Affecté au groupe basaltique du Columbia (États-Unis) formé il y a 17 à 15 millions d’années, le modèle calcule un refroidissement sur un à deux ans après une éruption, suivi d’un fort réchauffement qui persiste une quinzaine d’années. Dans les tropiques, la température moyenne d’été s’envole jusqu’à plus de 55 °C et dépasse les 40 °C aux États-Unis.

volcans ozone
Crédits : Wikimedia Commons.

En effet, le dioxyde de soufre (SO2) émis par le volcanisme conduit à la formation de petites gouttelettes d’acide sulfurique très efficaces pour réfléchir le rayonnement solaire, ce qui refroidit d’abord le climat. Toutefois, compte tenu de leur propension à absorber le rayonnement infrarouge terrestre, elles réchauffent également les couches supérieures de l’atmosphère, notamment la stratosphère. Or, cette élévation de température va permettre à l’air d’altitude, habituellement très froid et très sec, de contenir plus de vapeur d’eau.

« On observe une augmentation de 10 000 % de la vapeur d’eau stratosphérique », rapporte le chercheur. « La vapeur d’eau est un gaz à effet de serre très efficace, elle réémet un rayonnement infrarouge qui réchauffe la surface de la planète ». Cependant, cette humidification, qui s’ajoute à l’effet réchauffant du dioxyde de carbone rejeté à chaque éruption, n’affecte pas seulement les températures.

Une recrudescence des ultraviolets

Les simulations révèlent un véritable effondrement de la couche d’ozone. Il s’agit plus précisément d’« une réduction d’environ deux tiers par rapport aux valeurs moyennes mondiales, ce qui équivaut à un amincissement de la couche d’ozone sur l’ensemble de la planète comparable à un profond trou d’ozone tel qu’observé en Antarctique », relate Scott D. Guzewich. Comment expliquer cette chute ?

L’élévation du contenu en eau de la stratosphère s’accompagne d’une augmentation de la quantité de radicaux hydroxyles qui vont accélérer les réactions de destruction de l’ozone. De plus, la circulation à cette altitude est suffisamment perturbée pour en transporter une moindre quantité. Outre le réchauffement, la vie à la surface des continents aurait donc également dû encaisser une hausse considérable de la quantité de rayonnement ultraviolet.

Ces résultats appuient l’idée selon laquelle le volcanisme a joué un rôle central dans les crises passées de la biodiversité. Par ailleurs, ils suggèrent que des éruptions du même type ont pu contribuer à réchauffer les climats de Vénus ou de Mars et participer à la perte d’habitabilité de ces deux mondes, notamment en accélérant la fuite des molécules d’eau (plus précisément, des atomes d’hydrogène) et donc des océans vers l’espace.