Histoire du climat

Compte tenu de l'existence d'un autre article traitant de l'époque contemporaine, le présent article achève volontairement ses descriptions à l'année 1850.

Retracer l'histoire du climat jusqu'à l'époque contemporaine et l'apparition du phénomène anthropique du réchauffement climatique revient à examiner les évènements de l'histoire du monde et leur corrélation avec les différentes phases de réchauffement et de glaciation ponctuant les changements climatiques successifs.

Recul des glaciers de Nouvelle-Zélande sur une période de 10 années de 1990 à 2000 : les accélérations prises par ce phénomène conduisant à rendre incongru le terme de neige éternelle, elles amènent un vif intérêt sur les questions des effets contemporains comme ceux des changements climatiques antérieurs sur l'humanité.

Les origines du sujet

1. Les grands mythes de l'humanité ne sont pas exempts de tels rapprochements ; on peut citer par exemple la révélation de Noé, parabole d'un déluge dû à une fureur divine, qui, hors contexte des croyances, constituerait le souvenir d'une déstabilisante transgression marine dans le corpus biblique.
2. Dans son ouvrage De l'esprit des lois, Montesquieu s'est livré à une théorie du climat (Citations) tentant de corréler la chaleur ambiante au niveau de développement des autochtones : le froid serait incitateur de dynamisme, là où chaleur et humidité n'imposeraient à l'homme que peu d'efforts pour mettre en œuvre l'agriculture de subsistance.
3. Louis Agassiz en 1837 sera le premier à émettre l'hypothèse d'une grande glaciation. Sa théorie était dite mono-glacialiste car elle affirmait qu'une seule glaciation avait eu lieu à la surface de la terre. Ses observations se basaient sur le déplacement de grands blocs erratiques loin de leurs substrats initiaux, sous l'action de la glace.
4. Albrecht Penck et Eduard Brueckner en 1901-1909 vont infirmer l'hypothèse mono-glacialiste et vont émettre une hypothèse pluri-glacialiste. Ils vont décrire et nommer les grandes glaciations alpines d'après les affluents du Danube, soit Günz, Mindel, Riss et Würm. Si elle a longtemps été employée comme référence pour l'hémisphère nord, il est désormais admis que cette classification n'est valable qu'à l'échelle régionale de l'arc alpin. Le développement des méthodes de datation basées sur la radioactivité et de la stratigraphie ont permis de prouver scientifiquement que plusieurs glaciations s'étaient succédé au Pléistocène.
5. L'astrophysicien Milutin Milankovitch va pousser plus loin les théories sur les glaciations en publiant une théorie astronomique des climats, qui ne sera admise qu'en 1976. Cette théorie affirme que les grandes glaciations sont enclenchées par des paramètres orbitaux et que la quantité de flux solaire qui frappe l'hémisphère nord est déterminante dans le développement d'inlandsis. Sa théorie a été prouvée par la stratigraphie et les datations radiométriques qui illustrent que les variations d'excentricité déclenchent cycliquement des glaciations.

Les points 1 et 2 illustrent, malgré leur manque de lien direct avec le sujet de cet article^[1], l'intérêt des hommes pour relier, avec plus ou moins de bonheur, leurs observations à la téléologique historique. Le fait que l'on se base sur la teneur de l'air pour assurer cette description, et non du sol comme auparavant (discipline de la stratigraphie, fouilles archéologiques), constitue une approche tout à fait novatrice.

L'apparition actuelle d'un historique de la température du globe remontant à 650 000 ans avant le présent^[2] rend aujourd'hui possible une telle rétrospective, rapprochements entre science du climat et science historique qui cette fois ne relèvent ni de mythologie eschatologique ni d'une idéologie humaniste.

Phasage

Evolution des températures moyennes globales

1. Les phases antérieures à l'Histoire humaine relèvent de la paléoclimatologie. Elles permettent de suivre, au fil des périodes de glaciations successives, les variations liées au changement climatique ayant affecté les sols et les espèces, selon leur nature. Le cycle du carbone en est désormais partie prenante^[3] ; la fréquence d'étude de cette phase est donc comparable à l'échelle des temps géologiques.
   

   

   Histoire du climat : évolution des températures planétaires au Phanérozoïque.
   1. un exemple : Températures pendant le Précambrien.
2. Les glaciations : le cycle des changements climatiques permet aujourd'hui de détailler les sept glaciations antérieures^[4] :
   1. (<de 650 000 à 450 000, autres glaciations restant à identifier>)
   2. jusque 450 000 ans en arrière : Interglaciaire de Waal
   3. jusque 400 000 ans en arrière : Glaciation de Günz ou Nébraskien
   4. jusque 350 000 ans en arrière : Interglaciaire de Cromer ou Aftonien
   5. jusque 320 000 ans en arrière : Glaciation de Mindel, ou Elster ou Kansien
   6. jusque 270 000 ans en arrière : Interglaciaire de Holstein ou Yamouthien
   7. jusque 200 000 ans en arrière : Glaciation de Riss, ou Saal, ou de l'Illinoien
   8. jusque 125 000 ans en arrière : Interglaciaire de Eem ou Sangamonien ou Eémien
   9. jusque 70 000 ans en arrière : Glaciation de Würm, ou Weichsélien ou Wisconsinien
   10. jusque 11 625 ans en arrière : Interglaciaire de l'Holocène, (Holocene climatic optimum) parfois désigné comme « le nouveau réchauffement » de l'Holocène
3. Début de l'histoire humaine écrite et constatation des variations climatiques par les chroniqueurs.
   

   

   Graphe de températures indiquant les périodes de l'optimum climatique, du petit âge glaciaire, auquel succède la rupture du réchauffement climatique. En regardant bien, le pic de 535/36 est également visible.
   1. 535-536 : Changement climatique de 535-536 (Climate changes of 535–536), constaté par le byzantin Procope de Césarée
   2. X^e siècle - XIV^e siècle : Optimum climatique du Moyen Âge, un réchauffement localisé à l'Europe, voire à l'Amérique du Nord
   3. années 1550 - années 1850 : Petit âge glaciaire
4. La dernière phase est contemporaine et s'attache à décrire les multiples effets du réchauffement climatique ; elle est à séparer du reste compte tenu de la constante ingérence anthropique sur les équilibres climatiques depuis l'avènement de la révolution industrielle et le contrôle des énergies polluantes par l'Humanité.
   1. Recul des glaciers depuis 1850

Effets du climat sur les espèces

Une des théories antérieures à la prise de conscience actuelle relie l'extinction des dinosaures à une brusque glaciation : il s'agit de celle du Crétacé.

Effets du climat sur l'Histoire humaine

avant 1850.

Après cette année, lire l'article Effets du réchauffement climatique.

Reconstitution des paléoclimats

Les datations radiométriques

Les méthodes de datation radiométrique utilisent la décroissance régulière de la radioactivité de certains isotopes dont la période radioactive est connue. Ces méthodes ne permettent pas d'accéder directement à des informations sur les climats mais elles constituent des sources d'information fondamentales dans la reconstitution historique des paléoclimats.

Plus la méthode utilisée peut remonter loin dans le temps, plus la marge d'erreur est élevée. La méthode de datation à l'uranium-thorium fournit par exemple des résultats avec des écarts-types importants, mais elle permet de dater des échantillons très anciens. À l'inverse, la datation au carbone 14 est relativement précise mais elle ne peut concerner que des matériaux organiques relativement récents. Comme le carbone 14 est présent dans le cycle du carbone notamment sous forme de CO₂, son utilisation est très fréquente et peut renseigner sur la quantité de CO₂ présente à une année donnée, ce qui est très pertinent dans l'analyse de l'histoire du climat.

Les lacs varvés

Aux latitudes moyennes, les sédiments des lacs sont une source d'information, notamment dans les lacs dimictiques, c'est-à-dire qui se mélangent à deux reprises dans l'année. De simples carottages permettent d'y étudier les strates « varvées » (une « varve » est un « couplet » représentant un an de sédimentation). Au printemps, les sédiments sont pâles et proviennent des rivières qui se déversent dans le lac, alors qu'en hiver, des particules foncées et plus fines y décantent. Les variations d'épaisseur des varves indiquent ainsi par exemple des étés longs ou un hiver plus froid. Si la séquence varvée se dirige davantage vers une varve prédominante, c'est que le lac se dirige davantage vers un côté amictique, c'est-à-dire couvert de glace à l'année longue et un seul mélange des eaux annuels.

La stratigraphie

La succession des couches de substrats est un excellent indicateur climatique. Il offre par exemple (par les carottages) des indices de transition d'un milieu forestier vers un milieu plus aride ou plus froid. Imaginons un cours d'eau en perte de vitesse et en voie d'épuisement : en premier lieu, sa zone marécageuse s'étend et est colonisée par la forêt qui lui est subjacente. Ensuite, la zone marécageuse est de plus en plus colonisée par la forêt. Cependant, un assèchement du climat conduit la forêt à devenir plus arbustive et sous forme de lichen et à se transformer davantage en tourbière, lieu de décomposition des éléments végétaux. La coupe stratigraphique pourra illustrer cette transition. Au départ, on retrouve les argiles, témoins de la période plus chaude et humide. Ensuite, on retrouvera des alluvions de terrasses fluviales, avec des débris végétaux. Viendront ensuite le bois et la tourbe, témoins de la période plus froide, mélangés à du lichen. Dans le cas, d'un lieu sous influence d'inlandsis, ces vestiges pourraient être recouverts de till, c'est-à-dire des roches arrachées et compactées, concassées en fines granules et très compactes, érigées sous l'action de la glace. Les moraines sont aussi des faciès qui se retrouvent au front des inlandsis et sont souvent composées de till. Cependant, l'érosion d'une couche mise à nue, sous l'action du vent ou de la glace peut biaiser les résultats. Il est aussi possible de dater les éléments végétaux comme le bois et la tourbe pour découvrir à quelle date les conditions ambiantes du climat étaient présentes. Il est également possible de comparer deux strates, d'obtenir des datations absolues pour chacune d'elles et de déterminer en combien de temps la transition s'est effectuée.

Carottage glaciaire vs carottage marin

Les forages des grandes calottes de glace présentes aux pôles sont de très bons indicateurs climatiques, puisque les inlandsis polaires sont en place depuis des milliers d'années. C'est donc une incroyable banque de données climatique qui se trouve piégée dans la glace. Les forages EPICA et Vostok en Antarctique ou au Groenland sont principalement effectués dans le but de reconstituer les paléoclimats. Il est aussi possible de faire du carottage océanique, pour comparer les résultats issus du carottage glaciaire et océanique.

Les proportions entre les deux isotopes naturels de l'oxygène O16 et O18 sont également très intéressantes à étudier. L'oxygène 16 représente 99,76 % de l'oxygène terrestre, tandis que l'oxygène 18 en représente 0,2 %. Durant une glaciation le rapport O18/O16 est plus faible dans les glaciers et plus élevé dans les océans. L'isotope O16 est prisonnier dans la glace et s'évapore des océans, étant le plus léger. Comme l'eau des précipitations est immobilisée sous forme de glace au cours d'une période glaciaire, le niveau des mers baisse et les inlandsis augmentent leur volume. Lors d'un réchauffement du climat, le processus s'inverse. Les glaciers fondent et l'oxygène 16, plus léger que le 18, s'écoule vers l'océan faisant augmenter le rapport O18/O16. Dans l'océan l'effet y est inverse, l'ajout d'oxygène 16 dû à la fonte des glaciers, fait diminuer le rapport O18/O16 et fait augmenter le niveau marin.

La teneur en méthane et en dioxyde de carbone de l'océan et des glaciers est également intéressante. Lors d'une glaciation, la teneur en CO₂ est faible dans l'atmosphère et dans les glaciers. Cependant, l'eau froide incorpore des tonnes de CO₂, par sa pompe thermodynamique et par la pompe biologique. La teneur en CO₂ est donc très élevée dans l'océan. Dans le cas d'un réchauffement, l'eau libère du CO₂ vers l'atmosphère, faisant baisser la teneur océanique mais augmenter la teneur atmosphérique. L'eau est alors moins productive et moins riche en sels minéraux. L'activité du méthane est semblable : lorsqu'il fait plus chaud, la teneur en méthane est très élevée dans l'atmosphère, vue la plus forte décomposition. Dans l'océan, c'est l'inverse : comme la biomasse y est plus élevée durant une période glaciaire, la décomposition y est plus intense aussi.

Il est possible de faire des datations isotopiques dans une strate de glace ou dans une carotte océanique. Les bulles d'airs présentes à l'intérieur de la glace peuvent être datées par l'utilisation des isotopes. Même chose, dans les océans les organismes planctoniques, comme les foraminifères à coquille calcaire et les diatomées à coquille de silice peuvent être datées.

Voir aussi

Sources et bibliographie

• Jean-Baptiste Fressoz, Fabien Locher, "Le climat fragile de la modernité", Revue en ligne La vie des idées : http://www.laviedesidees.fr/Le-climat-fragile-de-la-modernite.html
• Emmanuel Le Roy Ladurie, Abrégé d'histoire du climat du Moyen Âge à nos jours, entretiens avec Anouchka Vasak, Fayard, 2007, (ISBN 978-2-21363542-2)
• Emmanuel Le Roy Ladurie, Histoire humaine et comparée du climat, Paris, Fayard, 2004, 240 p.
• Emmanuel Le Roy Ladurie, Histoire du climat depuis l’an mil, Paris : Flammarion, 1967, 377 p.
• Fabien Locher, "L'Histoire face à la crise climatique", Revue en ligne La vie des idées : http://www.laviedesidees.fr/L-Histoire-face-a-la-crise.html
• Pierre Alexandre, Le climat en Europe au Moyen Âge : contribution à l’histoire des variations climatiques de 1000 à 1425, d’après les sources narratives de l’Europe occidentale, Paris : Éditions de l’École des hautes études en sciences sociales, 1987, 827 p.

Notes et références

Articles connexes

• Histoire géologique
• Histoire du monde | Historiographie
• Climatologie | Carotte de glace | Climatologie historique
• Changement climatique
• Réchauffement climatique
• Effets du réchauffement climatique
• Théorie astronomique des paléoclimats

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