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La découverte de l'âge de la terre
Au début du XIXe siècle, la vision scientifique du monde et de la nature est encore largement celle de la bible. Le monde a été créé par Dieu une bonne fois pour toute et basta! Sans entrer dans les détails, en 1859 paraîtra l'Origine des espèces, de Charles Darwin. Quel rapport avec le climat ? Et bien, pour en arriver là Darwin a pu s'appuyer sur les travaux de ses prédécesseurs qui ont permis la découverte de ce qu'on appelle le temps profond (Bardou, 2009). D'après l'archevêque James Ussher, le monde avait commencé le 23 octobre 4004 avant J.-C. en se basant sur les âges des personnages. La découverte de fossiles d'animaux éteints et d'animaux "tropicaux" dans des zones aujourd'hui froides a commencé à ébrécher quelques certitudes.
Les glaciers, au premier rang des objets menacés par le climat, vont aussi être étudiés. Le lien avec le climat est relativement simple. Il fait froid (au XIXe siècle le Petit Age Glaciaire se termine) les glaciers avancent, il fait chaud, ils disparaissent. À la suite des travaux visant à minimiser la débâcle de Gietro, des scientifiques vont rencontrer J.-P. Perraudin un montagnard et bon naturaliste. Il a l'intuition que les glaciers du Val de Bagnes étaient plus étendus par le passé (en reconnaissant les marques d'érosion laissées sur les roches). Peut être même qu'ils ont été jusqu'à Martigny (la ville en plaine au bas de la vallée). En voulant lui prouver qu'il avait tort, les scientifiques vont mettre en avant les éléments qui prouvent le contraire et qui vont donner naissance à la "Théorie glaciaire". En 1909 Penck et Brückner publient les Alpes dans les temps glaciaires, sur la base des moraines observées au sud de Münich. Les glaciers ont atteint ces rivières de la banlieue munichoise (donnant au passage le nom de certaines glaciations dans les Alpes, comme le Würm). Au début du XXe siècle il était donc évident que le climat avait dû fortement se réchauffer pour mettre en évidence le recul des glaciers de Münich à la haute partie des Alpes !
Les défricheurs de la recherche sur le climat
Qu'est-ce qui donne la température à la terre ? Le soleil évidemment. Ceux qui avaient connu une éclipse de soleil avaient senti la baisse quasi instantanée de la température. Le soleil était donc l'objet de recherche de la part des astronomes (et cela continuera). En 1801 Wilhelm Herschel, sur la base de tâches observables à la surface du soleil émet l'hypothèse que le soleil a des cycles d'activité.
Horace-Bénédict de Saussure, celui qui favorisera l'ascension du Mont-Blanc, montrera que le rayonnement solaire est différent en altitude par rapport à la plaine, donc que la couche d'atmosphère a un effet sur le rayonnement solaire. En 1824, en se basant sur ces mesures et des calculs thermodynamiques, Jean Baptiste Joseph Fourier, le grand mathématicien français émérite montre que la terre serait bien plus froide si elle n'avait pas d'atmosphère. Il décrit pour la première fois l'effet de serre.
En 1856, Eunice Newton Foote, une américaine remarque dans des manipulations au laboratoire que le CO2 a un effet multiplicateur sur l'échauffement de l'air contenu dans des bouteilles. Elle fait la supposition que s'il y avait plus de CO2 dans l'atmosphère il pourrait faire plus chaud. Le britannique John Tyndall[1] décrit à nouveau l'effet de serre naturel en 1862, en identifiant les gaz qui en sont responsables, ainsi que leur contribution proportionnelle avec par ordre d'impact décroissant la vapeur d'eau, le CO2 et l'ozone (O3).
Deux ans plus tard, l'écossais James Croll se basant sur les l'observations d'astronomes (Jens Esmark, Urbain Le Verrier) et des calculs de mathématiciens (entre autres Joseph-Alphonse Adhémar) publie un article sur l'effet des cycles orbitaux de la terre. Son apport principal est de mettre en avant la rétroaction de l'albedo de la glace sur la température globale. A partir des années 1870' les effets orbitaux sur le climat seront discutés dans la communauté scientifique. Dès les années 1920 Vladimir Köppen et Milutin Milanković confirmeront avec des calculs plus précis les hypothèses de Croll.
D'un point de vue physique, dès 1895, l'école allemande (Gustav Robert Kirchhoff, Wilhelm Wien, Josef Stefan et Ludwig Boltzmann) va travailler sur le rayonnement selon diverses longueurs d'ondes (entre autres, visibles et infra-rouges). Tout ce corpus, permettant de calculer le bilan radiatif de la terre, donc sa température de surface, sera harmonisé en 1900 dans la loi de Planck (du physicien allemand précurseur de la physique quantique Max Planck, prix Nobel 1918). C'est encore aujourd'hui la base physique de certains modèles.
En 1896, Svante Arrhenius , un chimiste suédois, calcule, en tenant compte de l'effet de rétroaction de l'albédo de la glace mis en avant par Croll et des travaux de Tyndall, qu'une division par deux de la teneur en CO2 serait suffisante pour induire une période glaciaire. Ces travaux sont appuyés par d'autres scientifiques. Toutefois en 1899, Cyrus F. Tolman un géologue américain estime que la plupart du CO2 est stocké sous forme d'acide carbonique dans les océans. Ce pourrait être un formidable tampon (mais qui pourrait aussi accélérer le système). L'estimation de ce réservoir tampon restera longtemps en vigueur avant d'être réellement mesuré et s'avéré moins "protecteur" que prévu. Mais cela nous le verrons plus tard. En revenant à Arrhenius, en 1908, ce dernier publie des résultats détaillés sur l'augmentation anthropique en CO2 et l'effet que cela pourrait avoir sur l'augmentation des températures.
Première petite conclusion
Dès le début du XXe siècle, la plupart des bases physiques, chimiques, astronomiques et géologiques permettant de prévoir un réchauffement de la terre à la suite de l'utilisation des combustibles fossiles sont disponibles. Notons aussi qu'il s'agit déjà d'une "recherche" internationale. Même sans internet les savants s'échangeaient volontiers leur données, leurs idées circulaient étonnamment vite et les publications étaient disponibles dans les bibliothèques (même celles de villes sans université).
Ce qu'ils ne savaient pas, c'étaient les choix socio-économiques futurs, tout comme le GIEC qui définit aujourd'hui différents scénarii pour faire ces modélisations pour le climat futur.
Le XXe siècle allait se dérouler, 1914 approchait et la folie qui mit à bas presque tous les Etats issus des "Lumières" allait booster la science (pour de mauvaises raisons, mais nous verrons que les scientifiques ne sont pas tous inhumains) mais fortement retarder certaines prises de conscience.
Alors même si j'ai déjà envie de dire MAIS QU'EST-CE QU'ON ATTEND DEPUIS 1920, je ne le ferais pas. Ce serait un peu anachronique. Certains éléments manquent encore au puzzle.
[1] Qui fut aussi membre de la première cordée à gravir le Weisshorn.