Document ID: /fineweb-2-swissfilter-quality_10-filterrobots/filtered/07080.jsonl.gz/776

Le climat de la Terre s’est modifié au cours des temps, bien avant même que l’activité humaine ait pu y jouer un rôle. De progrès considérables ont été réalisés dans la compréhension des causes et des mécanismes de tels changements climatiques. L’altération du bilan énergétique du rayonnement terrestre a été le facteur essentiel du changement climatique dans le passé, mais les causes de cette altération sont multiples. Qu’il s’agisse de périodes glaciaires, du réchauffement au temps des dinosaures ou de fluctuations au cours du dernier millénaire – les causes spécifiques doivent être établies au cas par cas. Dans de nombreux cas, elles peuvent désormais être établies avec une confiance élevée, et de nombreux changements climatiques du passé peuvent être reproduits par des modèles quantitatifs.
Le climat de la planète est déterminé par l’équilibre du rayonnement planétaire (voir FAQ 1.1). Cet équilibre peut varier de trois manières principales, entraînant un changement climatique : (1) modification dans le rayonnement solaire entrant (par ex., modification de l’orbite terrestre ou changements au niveau du Soleil lui-même) ; (2) modification de la fraction du rayonnement solaire qui est réfléchie (cette fraction, appelée albédo, peut être modifiée par des changements de la nébulosité, des minuscules particules appelées aérosols ou de la végétation) ; et (3) altération de l’énergie à grande longueur d’onde renvoyée vers l’espace (par ex., via la modification des concentrations des gaz à effet de serre). De plus, le climat local dépend également de la manière dont les vents et les courants océaniques répartissent la chaleur. Tous ces facteurs ont joué un rôle dans le changement climatique du passé.
Il apparait clairement que les périodes glaciaires qui se sont succédées en cycles réguliers au cours des trois millions d’années passées sont liées aux variations régulières de la rotation de la Terre autour du Soleil, appelées cycles de Milankovitch (figure 1). Ces cycles modifient le volume du rayonnement solaire parvenant à toute latitude en toute saison (mais n’affectent pratiquement pas la moyenne annuelle mondiale) et peuvent être calculés avec une précision astronomique. On ne sait pas encore précisément comment ce phénomène amène le début ou la fin d’une période glaciaire, mais de nombreuses études suggèrent que le taux d’ensoleillement dans les continents nordiques en été est un facteur essentiel : si ce taux s’abaisse en-deçà d’une valeur critique, la neige de l’hiver précédent ne fond pas en été, et l’inlandsis s’épaissit avec l’accumulation croissante de la neige. Les modèles de simulation climatique confirment qu’une période glaciaire peut effectivement commencer de cette manière, tandis que des modèles conceptuels simples ont servi à « rétrograder » le début des glaciations passées en se basant sur des déviations orbitales. Le prochain affaiblissement considérable de l’ensoleillement estival dans les régions boréales, semblable à celui qui a provoqué les périodes glaciaires précédentes, devrait commencer dans 30 000 ans.
FAQ 6.1, Figure 1. Schéma des variations de l’orbite terrestre (cycles de Milankovitch), engendrant les cycles glaciaires. ‘T’ – modification de l’orientation (de l’inclinaison) de l’axe de la Terre ; ‘E’ – modifications de l’excentricité de l’orbite (dues aux variations du petit axe de l’ellipse) ; et ‘P’ – précession, c.à.d. modifications au niveau de l’orientation de l’inclinaison de l’axe par rapport à un point donné de l’orbite. Source : Rahmstorf & Schellnhuber (2006).
Bien que n’étant pas une cause première, le dioxyde de carbone atmosphérique (CO2) joue également un rôle important dans les périodes glaciaires. Les données fournies par les carottes de glace dans l’Antarctique montrent que la concentration de CO2 était faible au temps de la glaciation (~190 ppm) et forte durant les périodes interglaciaires de réchauffement (~280 ppm) ; le CO2 atmosphérique suit l’évolution des températures dans l’Antarctique avec un retard de quelques centaines d’années.
Puisque les changements climatiques au début et à la fin des périodes glaciaires s’étendent sur des millénaires, la plupart d’entre eux sont affectés par une rétroaction positive du CO2 ; c’est-à-dire qu’un léger refroidissement initial dû aux cycles de Milankovitch s’amplifie, à mesure que décroît la concentration de CO2. Des modèles de simulation du climat d’une période glaciaire (voir Section 6.4.1) ne fournissent des résultats réalistes que si le rôle du CO2 est pris en compte.
Plus de 20 changements climatiques brusques et violents se sont produits au cours de la dernière période glaciaire, comme en témoignent tout particulièrement des régions de l’Atlantique Nord (voir Section 6.4). Ils diffèrent des cycles glaciaires-interglaciaires en ce qu’ils n’ont probablement pas modifié de façon significative les températures moyennes mondiales : les changements ne se sont pas produits simultanément au Groenland et en Antarctique, et ont évolué à l’opposé dans l’Atlantique Sud et l’Atlantique Nord. Ceci signifie que des variations importantes dans l’équilibre du rayonnement mondial n’auraient pas été nécessaires pour provoquer ces écarts, une redistribution thermique dans le système climatique aurait suffi. Il y a, en effet, de fortes raisons de croire que l’évolution de la circulation océanique et du transport thermique peuvent expliquer maints aspects de ces évènements brusques ; les données sur les sédiments et les simulations de modèles montrent que certains changements auraient pu être déclenchés par l’instabilité des inlandsis entourant l’Atlantique à ce moment-là, ainsi que par l’apport d’eau douce dans l’océan qui y est associé.
Les archives climatiques font également état de périodes beaucoup plus chaudes : pendant la plupart des 500 millions d’années passées, il n’y avait probablement pas d’inlandsis sur Terre (les géologues sont capables d’en juger d’après les traces laissées par la glace sur les rochers), à l’inverse des temps actuels, où le Groenland et l’Antarctique sont couverts de glace. Les données sur les gaz à effet de serre présents il y a un million d’années, c’est-à-dire au-delà des capacités des carottes glaciaires de l’Antarctique, sont encore incertaines, quoique les analyses géologiques des échantillons recueillis laissent à penser que les périodes chaudes, sans glaciation, coïncideraient avec des taux élevés de CO2 atmosphérique. Il faut plusieurs millions d’années pour que se modifient les taux de CO2 ayant pour origine l’activité tectonique qui altère les taux d’échanges de CO2 entre les océans, l’atmosphère et la Terre. Pour plus d’explications sur les climats anciens, voir l’encadré 6.1.
Les changements climatiques du passé peuvent aussi avoir pour cause la variabilité de l’énergie solaire sortante. Les mesures effectuées au cours des dernières décennies indiquent que l’énergie solaire varie légèrement (de l’ordre de 0,1%) par cycles de 11 ans. L’observation des taches solaires (dès le XVIIe siècle), ainsi que les renseignements fournis par les isotopes provenant du rayonnement cosmique, apportent la preuve d’une évolution à plus long terme de l’activité solaire. La corrélation des données et des simulations de modèles montrent que la variabilité solaire et l’activité volcanique ont pu être des facteurs de changement climatique au cours du dernier millénaire, avant le début de l’ère industrielle.
Ces exemples démontrent que les divers changements climatiques du passé ont eu des causes différentes. Le fait que des facteurs naturels aient été à l’origine de changements climatiques de par le passé ne signifie toutefois pas que le changement climatique actuel soit d’origine naturelle. Par analogie, le fait que des feux de forêt aient été de tout temps provoqués par des éclairs ne signifie pas que ces feux ne puissent être provoqués par un campeur imprudent. La question FAQ 2.1 traite du rôle de l’influence humaine sur les récents changements climatiques par rapport aux influences d’origine naturelle.