Quelle était la température sur Terre il y a 20.000 ans ?

Le dernier maximum glaciaire était une période glaciale au cours de laquelle de vastes terres intérieures - des masses de glace sur plus de 50000 km² de surface - couvraient environ la moitié de l'Amérique du Nord, de l'Amérique du Sud, de l'Europe et de nombreuses régions d'Asie, tandis que la flore et la faune adaptées au froid prospéraient.

Bien qu'il y ait eu plusieurs études sur cette glaciation, il n'y avait, jusqu'à présent, aucune réponse concrète à la question de savoir quelle aurait été la température de la Terre pendant cette période glaciaire .

Changements de température

Jessica Tierney, professeure agrégée au Département de géosciences de l'Université de l'Arizona, est l'auteur principal de cet article. Elle a constaté que la température mondiale moyenne de la période glaciaire était de 6°C plus froide qu'elle ne l'est aujourd'hui.

La scientifique et son équipe ont créé des cartes pour illustrer comment les différences de température variaient dans des régions spécifiques du globe : « En Amérique du Nord et en Europe, les régions les plus septentrionales étaient couvertes de glace et étaient extrêmement froides. Même en Arizona , il y avait un refroidissement important. » Tierney a ajouté : « Mais le plus grand refroidissement s'est produit dans les hautes latitudes, comme dans l'Arctique, où il faisait environ 14°C de moins qu'aujourd'hui. »

L'amplification polaire a tendance à produire un changement de température plus important près des pôles que sur le reste de la planète.

Ces découvertes aident à la compréhension scientifique de la réaction des pôles de la Terre aux changements de température. « Les modèles climatiques prédisent que les latitudes plus élevées se réchaufferont plus rapidement que les latitudes inférieures », a souligné Jessica Tierney. « Quand nous regardons les projections de ces modèles, l'Arctique devient plus chaud que le reste de l'hémisphère nord. C'est ce qu'on appelle l'amplification polaire. De la même manière que, pendant le dernier âge glaciaire, nous trouvons le modèle inverse. Les latitudes plus élevées sont juste plus sensibles au changement climatique et le resteront à l'avenir. »

Les modèles utilisés

Comme il n'y avait pas de thermomètres à l'époque glaciaire, Tierney et son équipe ont développé des modèles pour calculer les températures de surface de la mer, sur la base de données collectées à partir de fossiles de plancton.

Ils ont combiné les données fossiles avec des simulations de modèles climatiques LGM, en utilisant une technique appelée "assimilation de données", qui est utilisée pour prévoir le temps. « Nous avons utilisé le modèle climatique du Centre Nationale de Recherches Atmosphériques, basé au Colorado, pour produire une analyse rétrospective du LGM, puis nous avons mis à jour cette analyse rétrospective avec des données réelles pour voir à quoi ressemblait le temps.

À l'avenir, cette équipe prévoit d'utiliser la même technique pour recréer les périodes chaudes du passé de la Terre. « Si nous pouvons reconstruire les climats chauds du passé, alors nous pourrons commencer à répondre à des questions importantes sur la façon dont la Terre réagit à des niveaux élevés de dioxyde de carbone et améliorer notre compréhension des conséquences du changement climatique futur. »

Pour la première fois, une publication retrace, millénaire après millénaire, l'histoire de la dernière déglaciation que la Terre ait traversée. Un récit d'autant plus instructif que la planète est en voie de réchauffement.

AINSI SE RÉCHAUFFE GLOBALEMENT LA PLANÈTE

Le « film » d’où proviennent ces 5 arrêts sur image retrace dans les grandes lignes l’histoire d’un réchauffement planétaire du début à la fin – une histoire qui a duré plus de 10 000 ans.

Les couleurs vont vers le rouge lorsque la température s’élève, et vers le bleu quand elle diminue. C’est pourquoi le globe de départ – la référence -est uniforme. Comme les températures locales ont été reconstituées à partir de 80 points précis du globe, les limites des zones sont approximatives.

-20 000

Le monde est stable depuis 90 000 ans. Le taux de CO2 dans l’air est faible (188 ppm). Il fait froid et la mer est 120 m plus basse qu’aujourd’hui.

-19 000

Tandis que le Nord s’est légèrement réchauffé, le Sud s’est un peu refroidi. Le CO2 reste à un bas niveau, et les glaces ne bougent pas.

-17 500

La situation s’est renversée : le Sud a vu ses températures grimper ; le Nord s’est refroidi.

Le CO2 commence son ascension (192 ppm).

-16 000

Le réchauffement, hétérogène mais important, touche toutes les latitudes. L’élévation du CO2 (220 ppm) continue à un rythme rapide.

-10 000

Le réchauffement, global, a atteint sa valeur définitive. Le CO2 s’est stabilisé à 265 ppm. Les calottes glaciaires ont entamé leur recul, qui va durer 4 000 ans.

Le film vient de sortir, et il va faire grand bruit. Visible non pas sur grand écran, mais dans la prestigieuse revue scientifique Nature sous la forme de multiples graphes, il n’en demeure pas moins un film à grand spectacle, qui retrace pour la première fois les principales étapes du plus profond bouleversement climatique qu’ait traversé la Terre depuis 100 millénaires. Un scénario dont on ne connaissait jusqu’ici que le début et la fin : la grande déglaciation qui a débuté il y a 21 500 ans s’est étalée sur 10 000 ans et s’est soldée par une forte hausse des températures, d’environ 4 °C. La face du monde en fut changée : fonte des colossales calottes glaciaires qui recouvraient une bonne partie de l’hémisphère Nord (jusqu’à la Belgique en Europe), élévation de 120 mètres du niveau marin, couverture végétale radicalement transformée, cycle de l’eau planétaire intensifié. Le film, produit par une équipe internationale menée par Jeremy Shakun, jeune paléoclimatologue de Harvard, relate avec minutie tous les épisodes de cette histoire mouvementée : le spectateur découvre ainsi comment, au fil des siècles, un petit changement dans l’insolation d’un coin de la planète provoque une importante libération de gaz à l’autre bout, laquelle engendre en réponse un puissant réchauffement de la Terre entière, jusqu’à un nouvel équilibre.

UN RÉCIT LONG DE 10 000 ANS

C’est justement parce que nos émissions de gaz à effet de serre sont en train de rompre cet équilibre vieux de plus de 10 000 ans que ce film devient haletant : sous nos yeux se déploie l’histoire inédite d’un réchauffement planétaire, du début à la fin. Une histoire qui se déroule en cinq grandes étapes (voir ci-dessus).

Tout commence donc il y a 21 500 ans, alors que la Terre vit une glaciation depuis 90 000 ans. Se déclare alors, pendant 2 500 ans, un réchauffement modeste de la zone la plus septentrionale de l’hémisphère Nord, une « pichenette « , pour reprendre le terme d’Edouard Bard, professeur au Collège de France. Pendant ce temps, la température des autres points du globe n’évolue guère – à peine note-t-on un très léger refroidissement à l’autre extrémité du globe, autour du pôle Sud. Mais, à partir de -19 000 ans, la situation est inversée : le Nord commence à se refroidir, tandis que le Sud se réchauffe, et l’extrême Sud tout particulièrement. Ce phénomène dure près de 1 500 ans, avant que les températures du Nord ne se remettent à grimper, en même temps que la quantité de dioxyde de carbone dans l’atmosphère – le taux de CO2 était resté stable jusque-là ( –17 500 ans). Dès lors, l’ensemble du globe connaît un échauffement long et massif, hormis une oscillation transitoire entre –13 000 et –11 500 ans, qui est venue interrompre cette hausse continue des températures. Celles -ci se stabilisent à un niveau proche de l’actuel il y a environ 10 000 ans. Fin de l’histoire.

Pour produire un tel film, Jeremy Shakun et ses coauteurs n’ont pas lésiné sur les moyens : ils ont mis en commun et synchronisé les résultats de 80 forages glaciaires ou sédimentaires qui, grâce à différents indicateurs (grains de pollen, fossiles d’invertébrés marins, formes moléculaires, compositions isotopiques), leur ont permis de reconstituer les températures passées en autant de points du globe (voir carte p. 88). « Compte tenu des critères de qualité et de précision exigés, ces 80 points représentent à peu près l’ensemble des connaissances disponibles, même si une ou deux études m’ont peut-être échappé , estime Jeremy Shakun. Nos calculs montrent qu’avec 90 ou 150 mesures, on n’obtiendrait rien de bien différent. « 

Edouard Bard, cosignataire de l’article, confirme :  » La succession d’événements qui a été établie devrait désormais assez peu changer, hormis quelques précisions locales. « 

Reste à interpréter le film, c’est-à-dire à comprendre l’enchaînement des scènes et le rôle des différents acteurs. Sur la cause du réchauffement initial qui n’a touché que l’hémisphère Nord, peu de doutes : il provient de changements orbitaux qui ont rapproché la Terre du Soleil en été, et davantage tourné vers lui l’hémisphère Nord, tandis que le Sud plongeait dans l’ombre. Un bilan qui serait nul si la Terre était symétrique ! Mais les continents étant concentrés dans le Nord, particulièrement aux hautes latitudes, où se sont formées les calottes glaciaires, ce réchauffement septentrional ténu, de l’ordre d’une fraction de degré, a suffi pour provoquer la fonte d’un grand volume de glace, entraînant un afflux d’eau douce dans l’Atlantique.

Et cet afflux explique la bascule entre les hémisphères qui caractérise les 1 500 années suivantes. Car l’Atlantique, couloir océanique reliant les deux pôles , est le siège de la circulation dite « thermohaline », qui transporte loin vers le nord de l’eau chaude issue de l’Atlantique inter tropical. Arrivée dans la zone polaire, cette eau perd sa chaleur au profit de l’atmosphère, devient dense et plonge vers les profondeurs avant de s’écouler, le long du fond océanique, en direction du sud. « Cette circulation transfère constamment de la chaleur de l’hémisphère Sud vers l’hémisphère Nord » , commente Jeremy Shakun. Or, cette plongée des eaux peut être arrêtée si un afflux d’eau douce, plus légère, vient recouvrir la surface de l’Atlantique Nord.  » C’est sans doute ce qui est arrivé il y a 19 000 ans sous l’effet de la fonte des glaces provoquée par le réchauffement local , estime le paléoclimatologue. Ce qui a eu pour effet d’accumuler de la chaleur au Sud, tandis que le Nord se refroidissait.  » Dès lors, le renversement de l’évolution des températures dans les hémisphères devient logique.

Comment, maintenant, expliquer le réchauffement global, beaucoup plus important que ce que le déplacement de la Terre seul pourrait justifier ? Les chercheurs pensent que le réchauffement de l’hémisphère Sud a provoqué un dégazage massif de l’océan Austral, qui s’est mis à libérer de grandes quantités de dioxyde de carbone accumulées dans ses profondeurs. Leur argument ? Les carottes de glace disent unanimement qu’il y a 17 500 ans, le CO2 a commencé à devenir plus abondant dans l’air, passant en 6 000 ans de 190 à 270 ppm (parties par million) environ. Et deux indices suggèrent que ce CO provient principalement de l’océan Austral . D’abord, plusieurs enregistrements océaniques indiquent des remontées en surface d’eau profonde chargée de CO2 et de nutriments – comme le prouve le plancton retrouvé dans les sédiments. Ensuite, le CO2 qui apparaît dans l’atmosphère à ce moment- là est appauvri en 13 C et en 14 C, ce qui est une sorte de signature de son origine marine.

JARGON

Depuis 2 millions d’années, la Terre est entrée dans une phase plus froide, marquée par l’alternance de périodes glaciaires longues et de périodes chaudes plus courtes, dites interglaciaires.

On appelle déglaciation la transition entre ces périodes, marquée par la fonte des grandes calottes de glace sur l’hémisphère Nord, donc par une importante élévation du niveau marin.

LE « MAKING OF » D’UN PROJET HORS NORME

A partir de l’analyse de 80 forages (3), répartis sur l’ensemble du globe (2), les chercheurs ont pu retrouver autant de températures locales passées.

Ce qui leur a permis de tracer l’évolution de la température moyenne durant la déglaciation (1) – une courbe qui suit avec retard celle de la hausse du CO2, reconstituée grâce à des mesures dans les glaces.

ET LA PLANÈTE S’EMBRASE…

Ce qui est certain, c’est que le réchauffement qui embrase alors toute la planète est surtout dû à cette hausse. En atteste un modèle climatique global alimenté par les données de l’époque, qui reproduit fidèlement la hausse des températures à condition qu’on prenne en compte l’augmentation de CO2 observée.

Certaines séquences du film demeurent cependant assez floues. Pourquoi le changement orbital assez ténu d’il y a 21 500 ans a-t-il déclenché la déglaciation, alors que des changements plus importants, survenus quelques millénaires plus tôt, semblent être restés sans effets ? Est-ce parce qu’alors il n’y avait pas assez de glace accumulée ? Et qu’est-ce qui a déclenché la libération du dioxyde de carbone enfoui dans l’océan Austral ? Certains évoquent des changements dans les vents de surface, d’autres une modification de l’étendue des glaces, voire des causes liées au plancton… Même avec ces parts d’ombre, ce film, le premier à embrasser toute la complexité de la machinerie climatique planétaire, reste fascinant.  » Ce travail souligne l’importance de l’océan et de sa circulation pour comprendre le climat, lequel est trop souvent réduit à ce qui se passe dans l’atmosphère « , relève Edouard Bard. Jeremy Shakun estime que ce même scénario s’est répété lors de la vingtaine de glaciations et déglaciations qui se sont succédé depuis la fin de la dernière ère chaude de la Terre, l’ère tertiaire, il y a deux millions d’années :  » La Terre était globalement la même, notamment au niveau de la position des continents et de sa propre position par rapport au Soleil. « 

Ce film présage-t-il alors du devenir de notre planète, soumise à un nouvel épisode de réchauffement massif ? En tout cas, une comparaison laisse songeur. En trois siècles, les activités humaines ont déjà relâché dans l’atmosphère 30 % de CO2 de plus que lors de cette dernière déglaciation, qui s’était étalée sur 10 000 ans. C’est dire combien le film que l’homme met actuellement en scène risque d’être plus violent.

Hormis quelques précisions locales, la succession d’événements qui a été établie devrait assez peu changer – EDOUARD BARD CLIMATOLOGUE, COAUTEUR DE L’ARTICLE SUR LE FILM DU RÉCHAUFFEMENT

LES CLIMATOSCEPTIQUES DÉMENTIS

Cette chronologie de la dernière déglaciation sonne le glas d’un des arguments favoris des « climatosceptiques » : la prétendue avance de la température sur le CO2. Cet argument est fondé sur l’analyse de carottes de glace prélevées en Antarctique, qui indique que la hausse des températures a précédé celle du CO2 atmosphérique de quelques siècles. Ce qui pourrait laisser penser que le dioxyde de carbone n’est pas la cause, mais la conséquence , et que le climat ne sera pas impacté par la hausse actuelle. Cet argument présente une faille évidente : même si le réchauffement initial n’est pas provoqué par le CO2, cela n’empêche pas qu’une fois enclenchée, sa libération réchauffe l’atmosphère. Surtout, c’est oublier que les carottes donnent la chronologie d’une température locale, non planétaire. Or, comme le démontre cette reconstitution, le reste de la planète est en retard sur l’Antarctique. Au final, sur la courbe des températures globales (voir ci-contre), le réchauffement ne précède pas la hausse du CO2, mais la suit. Ce dernier n’est donc pas un thermomètre, reflet passif de la température, mais bien un thermostat, agent dont le niveau commande cette température.

Quel était le climat Il y a 20 000 ans ?

Quel était le climat au temps des dinosaures ?

Fait

Quelle a été l'augmentation de la température de la Terre depuis le début du XXe siècle 1850 2017 ?