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Le fait que les périodes particulièrement froides ont été responsables de changements socioéconomiques au cours des dernières 2500 années est acquis. On considérait jusqu’à présent qu’elles avaient été causées ou aggravées par les éruptions de grands volcans, sans pouvoir quantifier leur rôle de manière précise. Un groupe de scientifiques, dont Ulf Büntgen, de l’Institut fédéral de recherches WSL, a aujourd’hui réussi ce tour de force, ainsi que le rapporte la revue Nature.
Comme l’ont déterminé des études antérieures, les périodes particulièrement froides ont anéanti les récoltes et provoqué des famines dans le passé. Ces évènements peuvent avoir contribué à des pandémies et à des bouleversements sociaux et autres migrations. Les refroidissements atmosphériques sont bien connus pour avoir été causés ou largement influencés par de grandes éruptions volcaniques : en éjectant d’immenses quantités de particules de sulfates dans la haute atmosphère, celles-ci isolaient la surface de la Terre du rayonnement solaire incident. Toutefois, jusqu’ici, aucune méthode fiable ne permettait de les dater précisément et donc de mesurer leur impact.
Les cernes annuels des arbres et les carottes de glace le confirment: les volcans furent la cause d’abrupts refroidissements estivaux.
Un consortium international de scientifiques du Desert Research Institute (DRI), de l’Institut fédéral suisse de recherches sur la forêt, la neige et le paysage (WSL), du centre Oeschger à l’université de Berne (OCCR) et de bien d’autres institutions ont publié aujourd’hui dans Nature une reconstruction de la chronologie de quelque 300 éruptions volcaniques depuis le début de l’époque romaine et du forçage radiatif qui en a découlé.
L’analyse des sulfates d’origine volcanique dans les carottes glaciaires du Groenland et de l’Antarctique a fourni un historique, année après année, des niveaux de ces sulfates dans l’atmosphère. Mais ce n’est qu’en comparant ces résultats avec des cernes annuels datés de manière absolue à l’année près que les chercheurs ont pu obtenir une image assez précise de l’évolution du climat.
Le nuage mystérieux enfin expliqué
Selon cette étude, les volcans tropicaux ainsi que de grandes éruptions aux latitudes septentrionales élevées (notamment en Islande et en Amérique) – par exemple en 536, 626 et 939 de notre ère – ont souvent entraîné des étés très froids sur de vastes régions étendues de l’hémisphère nord en injectant du sulfate et des cendres dans la haute atmosphère. Ces particules ont par ailleurs obscurci le ciel au-dessus de l’Europe à un point tel que ces phénomènes ont été notés et enregistrés dans différentes archives par de nombreux témoins historiques.
Les résultats apportent une réponse au long débat autour des causes de l’une des plus sévères crises climatiques dans l’histoire humaine récente.
À partir de mars 536, un "mystérieux nuage" a été observé pendant 18 mois dans les régions méditerranéennes. Il s’agissait du produit d’une grande éruption aux latitudes élevées de l’hémisphère nord. Le refroidissement initial s’est intensifié lorsqu’un second volcan, situé quelque part dans les régions tropicales, a fait éruption quatre années plus tard. Par la suite, des étés exceptionnellement froids ont été observés dans tout l’hémisphère nord. Ces effets thermiques ont persisté pendant plusieurs années, anéantissant les récoltes et entraînant des famines – et contribuant vraisemblablement au déclenchement de la peste de Justinien, qui s’est propagée dans l’Empire romain oriental entre 541 et 543, et qui a fini par décimer les populations humaines à travers l’Eurasie.
Des travaux interdisciplinaires fructueux
Vingt-quatre scientifiques de 18 universités et instituts de recherche aux États-Unis, au Royaume-Uni, en Suisse, en Allemagne, au Danemark et en Suède ont contribué à ces travaux, et notamment des spécialistes du soleil, de l’espace, du climat et de la géologie, ainsi que des historiens.
«Rassembler des informations indépendantes provenant des carottes glaciaires, de la dendrochronologie et des documents historiques est fondamental pour évaluer les liens possibles entre la variabilité climatique et l’histoire humaine», commente Ulf Büntgen, responsable du groupe Dendroécologie au WSL.
Ce rapprochement entre les enregistrements de carottes glaciaires et d’autres traces de changements climatiques passés permettra de mieux définir le rôle que ces grandes perturbations peuvent avoir joué pour l’essor et le déclin des civilisations au cours de l’histoire humaine.
«Avec les nouvelles données à haute résolution fournies par les carottes glaciaires du Groenland et de l’Antarctique, il sera possible d’étendre la reconstruction de l’activité volcanique globale et de l’impact climatique en remontant jusqu’au dernier âge glaciaire», ajoute Michael Sigl, auparavant au DRI et désormais à l’Institut Paul Scherrer.
Article original dans Nature
Ces recherches ont été dirigées par Michael Sigl au DRI (et aujourd’hui à l’Institut Paul Scherrer, Suisse) et l’ensemble du projet par Joe McConnell du DRI. Elles ont été largement financées par les programmes polaires de la National Science Foundation des États-Unis avec contributions d'autres agences et institutions de Belgique, Canada, Chine, Danmark, France, Allemangne, Islande, Japon, Corée du Sud, Pays Bas, Suède, Suisse et Royaume Uni.