Vlad Krasen
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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 une nouvelle recherche.
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 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. [Preuve photographique du changement climatique: images accélérées de glaciers en retraite]
"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 41000 ans, motivé par les changements de l'orbite terrestre autour du soleil, a déclaré Willeit..
Mais il y a entre 1,25 million et 0,7 million d'années, ces cycles glaciaires et interglaciaires s'étiraient, se reproduisant tous les 100 000 ans environ, 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 provoqué la transition, étant donné que le schéma des variations de l'orbite terrestre n'avait 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 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 du milieu du Pléistocène..
Comment les choses ont changé
L'équipe a découvert que pour que les 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 décaper une couche de sédiments appelée régolithe. [Images: les magnifiques glaciers du Groenland]
Le dioxyde de carbone a peut-être diminué pour différentes raisons, a déclaré Willeit, comme une diminution des gaz à effet de serre crachant des volcans, ou des changements dans le taux d'altération des roches, ce qui conduirait à l'enfermement de plus de carbone dans les sédiments transportés au fond du 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 de temps, ils acquièrent une couche supérieure de roche broyée et non consolidée appelée régolithe. La lune terrestre 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 faite de roulements à billes et celle d'un plateau de table plat). De même, les calottes glaciaires à base de régolithes coulent plus rapidement et restent plus minces que la glace. Lorsque les changements dans l'orbite terrestre modifient la quantité de chaleur qui frappe la surface de la Terre, les calottes glaciaires sont particulièrement sujettes à la fonte..
Mais les glaciers détruisent également le régolithe au bulldozer, poussant la matière poussiéreuse vers leurs bords glaciaires. Cet affouillement glaciaire expose à nouveau le substrat rocheux; après quelques cycles glaciaires au début du Quaternaire, le substrat rocheux aurait été exposé, donnant aux calottes glaciaires nouvellement formées un endroit plus ferme pour 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. Les périodes interglaciaires se produisaient encore en raison de changements orbitaux, mais elles devinrent plus courtes.
Le climat d'hier et d'aujourd'hui
Ces résultats sont importants pour comprendre les conditions qui déterminent si des endroits comme Chicago ou New York sont habitables ou sont recouverts d'un mile de glace. Mais ils sont également utiles pour encadrer le changement climatique actuel, a déclaré Willeit. [8 façons dont le réchauffement climatique change déjà le monde]
Les enregistrements de carbone atmosphérique qui existaient il y a environ 800 000 ans doivent être reconstitués plutôt que mesurés directement à partir des 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 augmente.
À la fin du Pliocène, il y a environ 2,5 millions d'années, les températures mondiales moyennes étaient temporairement d'environ 2,7 degrés Fahrenheit (1,5 degré Celsius) supérieures à la moyenne avant l'utilisation généralisée des combustibles fossiles, a montré le modèle de Willeit. Ces anciennes températures détiennent actuellement le record des plus élevées de toute la période quaternaire.
Mais cela pourrait bientôt changer. Déjà, le globe est 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), ce qui correspond 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 du passé sur de très longues échelles de temps, ce que nous faisons maintenant en termes de changement climatique est quelque chose de grand et très rapide, par rapport à ce qui s'est passé dans le passé."
Les résultats seront publiés aujourd'hui (3 avril) dans la revue Science Advances.
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Publié à l'origine le .