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En utilisant des échantillons de bois provenant de plus de 9000 arbres vivants et morts, l'équipe de recherche, dirigée par l'Université de Cambridge, a reconstitué les températures estivales en Amérique du Nord et en Eurasie depuis l'an un de notre ère. Ils ont trouvé des périodes plus froides et plus chaudes et les ont comparées avec les enregistrements de très grandes éruptions volcaniques et des événements historiques importants.
L'ensemble de données est particulièrement précis, puisque les scientifiques ont utilisé le même nombre de points de données pour chacune des 2000 années. Les reconstitutions antérieures du climat sur cette longue période ont été faussées car elles comprenaient plus de données provenant d'arbres d'époques plus récentes.
Les fluctuations de température sur 2000 ans
Les résultats, qui ont été publiés dans la revue Dendrochronologia, montrent que l'influence des volcans sur les changements de température globale est encore plus importante que ce que l'on pensait auparavant. Toutefois, les scientifiques soulignent que leurs résultats n'impliquent nullement que le changement climatique induit par l'homme soit moins grave.
Selon les scientifiques, l'étude contribue plutôt à la compréhension des causes naturelles et des conséquences sociales des changements de température en été au cours des 2000 dernières années.
«Nous pouvons apprendre beaucoup sur les conditions climatiques passées grâce aux anneaux de croissance des arbres. Cependant, nous disposons de bien plus d'informations provenant d'arbres récents que d'arbres qui vivaient il y a 1000 ans ou plus», déclare l'auteur principal, Ulf Büntgen, de l'Institut de géographie de Cambridge et chercheur invité au WSL. «En extrayant certaines des données du passé récent, nous équilibrons les conditions pour toute la période des 2000 ans que nous étudions. Ainsi, nous finirons par mieux comprendre le changement climatique naturel et anthropique.»
Protection contre la lumière du soleil
Les scientifiques ont comparé les données de température des cernes d'arbres avec celles des carottes de glace. Cela leur a permis d'identifier les effets des éruptions volcaniques passées sur les températures estivales. Les grandes éruptions volcaniques peuvent réduire les températures moyennes mondiales de quelques fractions de degré Celsius. Le facteur principal est la quantité de soufre qui est libérée pendant l'éruption et qui atteint la stratosphère. Le souffre forme alors de minuscules particules qui empêchent une partie de la lumière du soleil d'atteindre la surface, entrainant des saisons chaudes plus courtes et des températures plus fraîches; ainsi que des récoltes plus faibles. Inversement, pendant les périodes où il y a moins d'éruptions majeures, la Terre peut absorber plus de chaleur solaire et les températures peuvent augmenter.
«Certains modèles climatiques supposent que l'effet des volcans est localement limité et court», explique le professeur Büntgen. «Mais si vous regardez l'effet global sur un siècle entier, vous constatez que les effets peuvent être beaucoup plus longs. Les éruptions relativement rares expliquent en partie les conditions chaudes des IIIe, Xe et XIe siècles.» Les températures estivales reconstituées dans les années 280, 990 et 1020, quand il y avait peu d'éruptions volcaniques, étaient comparables aux conditions actuelles jusqu'en 2010.
Des fluctuations de température préindustrielles plus fortes
Contrairement aux reconstitutions de température existantes des 1200-2000 dernières années, l'étude actuelle montre des variations préindustrielles plus importantes des températures estivales, et elle suggère aussi fortement qu'il y a eu une petite période glaciaire tardive (LALIA) aux 6e et 7e siècles.
En collaboration avec des historiens, les scientifiques ont en outre constaté que les périodes relativement chaudes de l'Antiquité romaine et du Moyen Âge, où les grandes éruptions volcaniques étaient moins fréquentes, coïncidaient souvent avec la prospérité sociale et la stabilité politique en Europe et en Chine. En revanche, les périodes de forte activité volcanique ont souvent coïncidé avec des périodes de conflit et de déclin économique.
«L'interprétation de l'histoire est toujours un défi», déclare Clive Oppenheimer, le volcanologue en chef de l'étude. «Tant de facteurs entrent en jeu - la politique, l'économie, la culture. Mais une éruption majeure qui entraîne un déclin généralisé de la production céréalière peut toucher des millions de personnes et provoquer des famines, des maladies, des conflits et des migrations. Nous en voyons de nombreuses preuves dans les archives historiques. Nous savions que de grandes éruptions pouvaient avoir ces effets, surtout lorsque les sociétés étaient déjà sous pression. Mais j'ai été surtout supris de voir dans nos données le réchauffement: les siècles avec peu d'éruptions ont eu des étés plus chauds que la moyenne à long terme.»
Les nouvelles reconstitutions des températures jettent un nouvel éclairage sur les périodes historiques où les changements climatiques ont eu un impact considérable sur l'histoire de l'humanité. Cela affecte également notre présent et notre avenir: avec l'accélération du changement climatique, les événements extrêmes tels que les inondations, les sécheresses, les tempêtes et les incendies de forêt deviendront plus fréquents.
«Les humains n'ont aucun effet sur l'éruption ou non d'un volcan, mais la tendance au réchauffement que nous observons actuellement est certainement liée à l'activité humaine», souligne le professeur Büntgen. «Même si l'avenir est imprévisible, il vaut la peine de découvrir comment le changement climatique a affecté la civilisation humaine dans le passé.»