Les humains ont causé le changement climatique le plus dramatique en 3 millions d’années.
Le niveau de dioxyde de carbone dans l’atmosphère aujourd’hui est probablement plus élevé qu’il ne l’a jamais été au cours des 3 derniers millions d’années. Cette augmentation du niveau de dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre, pourrait entraîner des températures jamais vues sur toute cette période, selon de nouvelles recherches.
Les chercheurs de l’étude ont utilisé la modélisation informatique pour examiner les changements climatiques au cours de la période quaternaire, qui a commencé il y a environ 2,59 millions d’années et se poursuit jusqu’à aujourd’hui. Au cours de cette période, la Terre a subi un certain nombre de changements, mais aucun aussi rapide que ceux observés aujourd’hui, a déclaré l’auteur de l’étude Matteo Willeit, chercheur postdoctoral sur le climat à l’Institut de Potsdam pour la recherche sur l’impact climatique.
« Pour obtenir un climat plus chaud que le présent, vous devez essentiellement revenir à une période géologique différente », a déclaré Willeit.
3 millions d’années de climat
La période quaternaire a commencé par une période de glaciation, lorsque les calottes glaciaires ont volé du Groenland pour couvrir une grande partie de l’Amérique du Nord et du nord de l’Europe. Au début, ces glaciers ont avancé et reculé sur un cycle de 41 000 ans, entraînés par des changements dans l’orbite de la Terre autour du soleil, a déclaré Willeit.
Mais entre 1,25 million et 0,7 million d’années, ces cycles glaciaires et interglaciaires se sont étirés, se reproduisant tous les 100 000 ans environ, un phénomène appelé transition mi-Pléistocène en raison de l’époque à laquelle il s’est produit. La question, a déclaré Willeit, est de savoir ce qui a causé la transition, étant donné que le schéma des variations de l’orbite terrestre n’a pas changé.
Willeit et son équipe ont utilisé une simulation informatique avancée du Quaternaire pour tenter de répondre à cette question. Les modèles ne sont aussi bons que les paramètres inclus, et celui-ci en comprenait beaucoup : les conditions atmosphériques, les conditions océaniques, la végétation, le carbone global, la poussière et les calottes glaciaires. Les chercheurs ont inclus ce que l’on sait sur les paramètres, puis les ont modifiés pour voir quelles conditions pourraient créer la transition mi-Pléistocène.
Comment les choses ont changé
L’équipe a découvert que pour que des cycles glaciaires de 41 000 ans passent à des cycles de 100 000 ans, deux choses devaient se produire : le dioxyde de carbone dans l’atmosphère devait diminuer et les glaciers devaient éliminer une couche de sédiments appelée le régolithe.
Le monde il y a plus d’un million d’années. Ce graphique montre l’étendue maximale des calottes glaciaires de l’hémisphère nord au cours de la première partie de la période quaternaire, il y a environ 2,7 millions à 1 million d’années.
Le dioxyde de carbone peut avoir diminué pour différentes raisons, a déclaré Willeit, comme une diminution des gaz à effet de serre crachés par les volcans ou des changements dans le taux d’altération des roches, ce qui conduirait à plus de carbone enfermé dans les sédiments transportés au fond de la mer. Moins de carbone dans l’atmosphère signifiait moins de chaleur emprisonnée, de sorte que le climat se serait refroidi au point où de grandes calottes glaciaires pourraient se former plus facilement.
Les processus géologiques ont fourni le deuxième ingrédient crucial pour des cycles glaciaires plus longs. Lorsque les continents sont libres de glace pendant de longues périodes, ils acquièrent une couche supérieure de roche non consolidée appelée régolithe. La lune de la Terre est un bon endroit pour voir un exemple aujourd’hui : l’épaisse couche de poussière de la lune est un régolithe.
La glace qui se forme au-dessus de ce régolithe a tendance à être moins stable que la glace qui se forme sur un substrat rocheux ferme, a déclaré Willeit (imaginez la différence de stabilité entre une surface constituée de roulements à billes et celle d’un plateau de table plat). De même, les calottes glaciaires à base de régolithe coulent plus rapidement et restent plus minces que la glace. Lorsque des changements dans l’orbite de la Terre modifient la quantité de chaleur qui frappe la surface de la Terre, les calottes glaciaires sont particulièrement susceptibles de fondre.
Mais les glaciers font également disparaître le régolithe au bulldozer, poussant la substance poussiéreuse vers leurs bords glaciaires. Cet affouillement glaciaire réexpose le socle rocheux ; après quelques cycles glaciaires au début du Quaternaire, le substrat rocheux aurait été exposé, donnant aux calottes glaciaires nouvellement formées un endroit plus solide pour s’ancrer, a déclaré Willeit. Ces calottes glaciaires résilientes, associées à un climat plus frais, ont entraîné des cycles glaciaires plus longs observés il y a environ un million d’années. Des périodes interglaciaires se sont encore produites en raison des changements orbitaux, mais elles sont devenues plus courtes.
Le climat d’hier et d’aujourd’hui
Ces découvertes sont importantes pour comprendre les conditions qui ont déterminé si des endroits comme Chicago ou New York sont vivables ou couverts d’un mile de glace. Mais ils sont également utiles pour encadrer le changement climatique d’aujourd’hui, a déclaré Willeit.
Les enregistrements de carbone atmosphérique qui existaient il y a environ 800 000 ans doivent être reconstruits plutôt que mesurés directement à partir de carottes de glace, de sorte que les estimations de la quantité de carbone dans l’atmosphère ont varié. Les recherches de modélisation de Willeit et de son équipe suggèrent que le dioxyde de carbone était inférieur à 400 parties par million pendant toute la période quaternaire. Aujourd’hui, la moyenne mondiale est de 405 parties par million et en augmentation.
À la fin du Pliocène, il y a environ 2,5 millions d’années, les températures mondiales moyennes étaient temporairement supérieures d’environ 2,7 degrés Fahrenheit (1,5 degré Celsius) à la moyenne avant l’utilisation généralisée des combustibles fossiles, a montré le modèle de Willeit. Ces températures anciennes détiennent actuellement le record des plus élevées de tout le Quaternaire.
Mais cela pourrait bientôt changer. Déjà, le globe est de 2,1 degrés F (1,2 degrés C) plus chaud que la moyenne préindustrielle. L’Accord de Paris de 2016 limiterait le réchauffement à 2,7 F (1,4 C), correspondant au climat d’il y a 2,5 millions d’années. Si le monde ne peut pas gérer cette limite et se dirige vers 3,6 degrés F (2 degrés C), l’objectif international précédent, ce sera la moyenne mondiale la plus chaude observée dans cette période géologique.
« Notre étude met cela en perspective », a déclaré Willeit. « Cela montre clairement que même si vous regardez les climats passés sur de très longues périodes, ce que nous faisons maintenant en termes de changement climatique est quelque chose de grand et de très rapide, par rapport à ce qui s’est passé dans le passé. »
