Yo-yo climatique

Nous traversons présentement une de ces «interglaciaires», la... (Photothèque Le Soleil)

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Nous traversons présentement une de ces «interglaciaires», la dernière glaciation ayant débuté il y a 110 000 ans pour se conclure il y a environ 12 000 ans.

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(Québec) «Est-il possible de savoir ce qui a fait réchauffer la Terre après la dernière ère glaciaire?», demande Louis Lacasse, de La Tuque.

Depuis environ 2,5 millions d'années, la Terre alterne entre des périodes glaciaires et des réchauffements nommés interglaciaires. Nous traversons présentement une de ces «interglaciaires», la dernière glaciation ayant débuté il y a 110 000 ans pour se conclure il y a environ 12 000 ans. Le «maximum glaciaire», soit la «pire» période de la dernière glaciation, a été atteint entre 20 et 25 000 ans avant aujourd'hui. À l'époque, une épaisse couche de glace pouvant atteindre de trois à quatre kilomètres d'épaisseur recouvrait toute la moitié nord de l'Amérique du Nord ainsi qu'une grande partie de l'Eurasie.

Le climat s'est par la suite réchauffé progressivement sur des milliers d'années. Les glaciers ont libéré la pointe sud des actuels Grands Lacs il y a environ 17 000 ans. Le sud du Québec a connu cette «chance» environ cinq millénaires plus tard - et était alors en grande partie recouvert par la mer, mais c'est une autre histoire.

Alors, qu'est-ce qui provoque ce jeu de yo-yo climatique? Essentiellement, ce sont des fluctuations de l'orbite terrestre appelées cycles de Milankovitch, du nom du savant serbe Milutin Milankovitch (1879-1958), dit Dominique Paquin, climatologue au consortium de recherche Ouranos. Ces cycles sont au nombre de trois: l'excentricité de l'orbite terrestre, dont l'ellipse s'allonge et s'arrondit alternativement sur 100 000 ans; l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre, qui fait du va-et-vient entre 21,5 et 24,5 degrés sur 41 000 ans; et enfin la précession, un cycle de 23 000 ans au cours duquel l'axe de rotation terrestre vacille pour pointer tour à tour vers l'étoile Polaire (comme maintenant) et vers Véga, avec pour conséquence que les saisons ne surviennent pas toujours au même point de l'orbite terrestre - l'été, par exemple, arrive en ce moment quand la Terre est au point de son orbite le plus éloigné du Soleil, mais ce sera le contraire dans une dizaine de milliers d'années.

Ces cycles n'influencent pas (ou si peu, dans le cas de l'excentricité de l'orbite) la quantité totale d'énergie que la Terre reçoit du Soleil, mais «ça change la saisonnalité», explique Mme Paquin, c'est-à-dire que cela accroît ou atténue la différence entre les saisons. Ainsi, une Terre plus inclinée aura des étés plus chauds et des hivers plus froids. De même, le contraste sera encore magnifié si les étés coïncident avec le «parhélion» (le point de l'orbite le plus proche du Soleil) et les hivers avec l'aphélion (le plus loin).

Écarts hiver-été

Et c'est en jouant sur ce contraste que les cycles de Milankovitch, quand leurs effets en viennent à s'additionner, peuvent déclencher ou stopper des glaciations: un écart été-hiver prononcé favorise la déglaciation; inversement, quand ces écarts s'amenuisent, c'est la glaciation qui est favorisée.

Cela peut sembler un brin ésotérique à première vue, mais imaginez ce qui se passerait si les écarts hiver-été s'atténuaient dans le Grand Nord. L'hiver pourrait s'adoucir par plusieurs degrés, mais cela ne veut pas dire grand-chose quand la température moyenne en janvier-février est de -25 °C, à part qu'il neigerait probablement plus souvent. En même temps, cependant, l'été déjà frisquet des hautes latitudes perdrait encore quelques degrés, et cela pourrait faire un monde de différence. Dans des endroits où le minimum moyen tourne autour de 3 ou 4 °C la nuit en juillet et en août, perdre quelques degrés peut signifier que la couverture neigeuse ne fond plus complètement en été.

Dans ces conditions, la neige commence alors à s'accumuler pour former, petit à petit, une calotte glaciaire qui atteint éventuellement plusieurs kilomètres d'épaisseur. C'est ce qui s'est passé il y a 110 000 ans, au début de la dernière glaciation.

«Boucles de rétroaction»

Les cycles de Milankovitch et l'apparition de cet immense glacier ont alors enclenché des «boucles de rétroaction» qui ont amplifié le refroidissement, dont la principale fut l'absorption de gaz carbonique (CO2) par les océans, dit Mme Paquin. La glace se rendait jusqu'aux fonds marins par endroit, les courants s'en sont trouvés chamboulés et les océans, au final, ont refroidi - de 10 °C en Arctique et de 3 °C dans les Caraïbes. Comme les gaz se dissolvent plus facilement dans l'eau froide, les mers ont alors commencé à «sortir» du CO2 hors de l'atmosphère. Or, on le sait, le CO2 est un gaz à effet de serre, c'est-à-dire que sa présence dans l'air retient de la «chaleur». En retirant du dioxyde de carbone de l'atmosphère, les océans ont ainsi refroidi l'air, ce qui a encore refroidi les mers, qui ont ainsi absorbé encore plus de CO2, et ainsi de suite.

De même, la glace reflète environ la moitié de l'énergie solaire vers l'espace. La présence d'une grande superficie glacée a donc fait baisser la température, ce qui a favorisé la progression des glaciers, qui ont réfléchi encore plus de lumière vers l'espace, etc.

C'est ce genre de mécanisme qui plonge la Terre dans des glaciations: les cycles de Milankovitch donnent la «petite poussée» initiale, puis des boucles de rétroaction amplifient le phénomène. Et, à l'inverse, les périodes glaciaires prennent fin quand les cycles de Milankovitch accroissent la saisonnalité et font travailler les mêmes boucles de rétroaction, mais dans le sens du réchauffement.

Il y a environ 20 000 ans, l'écart été-hiver équivalait grosso modo à ce qu'il est de nos jours, mais, dans les millénaires qui ont suivi, l'inclinaison de la Terre et la précession ont changé et ont exacerbé la saisonnalité dans l'hémisphère nord, ce qui a lancé les boucles de rétroaction que l'on sait.

Autres sources: Peter U. Clark et al. Global climate evolution during the last deglaciation, Proceedings of the National Academy of Sciences, 2012, http://bit.ly/1pbpEz0

Dale Ward, The Pleistocene, The Age of Ice, Atmo 336: Weather, Climate ands Society, Université de l'Arizona, 2012, http://bit.ly/1uUb0gG

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