Sciences · Terre et climat
Les climats du passé
La paléoclimatologie reconstitue les climats passés de la Terre grâce à des archives naturelles : glace, sédiments, cernes d’arbres, coraux, pollens. Elle montre des climats très différents de l’actuel et éclaire le réchauffement en cours.
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Les mesures météorologiques fiables ne couvrent qu’environ 150 ans. Pour remonter plus loin, les scientifiques utilisent des indicateurs indirects (en anglais proxies) : des traces physiques, chimiques ou biologiques que le climat a laissées dans la nature. Leur étude a révélé une planète tantôt sans glace aux pôles, tantôt presque entièrement gelée, et a fourni des repères essentiels pour comprendre le réchauffement climatique actuel.
Les archives du climat
| Archive | Ce qu’elle enregistre | Période couverte |
|---|---|---|
| Carottes de glace | Température (isotopes de l’eau), composition de l’air (bulles), poussières, volcanisme | Jusqu’à environ 800 000 ans en continu |
| Sédiments océaniques | Température et volume des glaces (isotopes des foraminifères), courants | Des dizaines de millions d’années |
| Sédiments lacustres et varves | Pollens, couches annuelles, crues | Des milliers à centaines de milliers d’années |
| Cernes des arbres (dendroclimatologie) | Température et pluies, année par année | Jusqu’à environ 10 000 ans en assemblant des séries |
| Coraux | Température et salinité de surface de la mer | Des siècles à quelques milliers d’années |
| Stalagmites | Pluies, végétation, température | Des centaines de milliers d’années |
| Pollens | Végétation, donc climat | Des millions d’années |
| Roches et fossiles | Déserts, récifs, glaciers, flore et faune passées | Des centaines de millions d’années |
| Archives historiques | Dates des vendanges, gel des rivières, chroniques | Quelques siècles |
La glace, mémoire de l’atmosphère
Dans les calottes de l’Antarctique et du Groenland, la neige accumulée année après année se transforme en glace en emprisonnant de petites bulles d’air. En forant ces calottes, on extrait des carottes qui contiennent des échantillons d’atmosphère ancienne : on y mesure directement le CO2 et le méthane du passé.
La composition de la glace elle-même renseigne sur la température : la proportion d’eau contenant des isotopes lourds, oxygène 18 ou deutérium, dépend de la température au moment de la chute de neige.
Ces carottes montrent que la température de l’Antarctique et le CO2 atmosphérique ont varié ensemble au rythme des âges glaciaires, entre environ 180 ppm pendant les glaciaires et 280 à 300 ppm pendant les interglaciaires. La concentration actuelle, supérieure à 420 ppm, est hors de cette fourchette.
Les grands épisodes du climat de la Terre
| Époque | Épisode | Caractéristiques |
|---|---|---|
| Vers 4 milliards d’années | Jeune Soleil faible | Soleil environ 25 à 30 % moins brillant, mais océans liquides grâce à un effet de serre puissant |
| Vers 720 à 635 millions d’années | Terre boule de neige | Glaces jusqu’aux tropiques |
| Vers 100 millions d’années (Crétacé) | Monde chaud | Pas de calottes permanentes, forêts près des pôles, CO2 élevé |
| 56 millions d’années | Maximum thermique Paléocène-Éocène | Réchauffement de 5 à 8 °C lié à une libération massive de carbone, acidification des océans |
| Vers 34 millions d’années | Naissance de la calotte antarctique | Refroidissement durable, baisse du CO2 |
| Vers 3,3 à 3 millions d’années (Pliocène moyen) | Dernier climat comparable à demain | CO2 d’environ 360 à 420 ppm, 2,5 à 4 °C plus chaud qu’en 1850-1900, niveau marin plus haut de 5 à 25 m |
| Depuis 2,6 millions d’années | Cycles glaciaires-interglaciaires | Calottes dans l’hémisphère Nord |
| Vers 125 000 ans | Dernier interglaciaire | 0,5 à 1,5 °C plus chaud que l’ère préindustrielle, niveau marin plus haut de 5 à 10 m |
| Vers 21 000 ans | Dernier maximum glaciaire | Environ 6 °C plus froid, mers 120 m plus basses |
| 11 700 ans | Début de l’Holocène | Climat relativement stable, naissance de l’agriculture |
Les fourchettes de température et de niveau marin pour le Pliocène et le dernier interglaciaire sont celles du sixième rapport du GIEC (2021). Elles montrent qu’un réchauffement de quelques degrés s’accompagne, à long terme, d’une montée de la mer de plusieurs mètres (voir montée des eaux).
Les deux derniers millénaires
Les reconstitutions, fondées sur des milliers de séries de cernes, de coraux, de glace et de sédiments, montrent :
- une anomalie climatique médiévale (vers 950-1250), chaude dans certaines régions comme l’Atlantique Nord, mais non synchrone sur tout le globe ;
- un Petit Âge glaciaire (vers 1450-1850), plus frais, marqué en Europe par l’avancée des glaciers alpins ;
- un réchauffement rapide depuis la fin du XIXe siècle.
Le GIEC conclut que les températures de la décennie 2011-2020 dépassent celles de la dernière période chaude de plusieurs siècles, il y a environ 6 500 ans, et qu’il faut remonter à environ 125 000 ans pour trouver une période plus chaude. La vitesse du réchauffement depuis 1970 est sans précédent depuis au moins 2 000 ans.
Ce que le passé enseigne
- Le CO2 compte : sur des centaines de millions d’années, les périodes chaudes correspondent généralement à des concentrations élevées de CO2, et les froides à des concentrations basses.
- Le climat peut basculer : les carottes du Groenland révèlent des réchauffements brutaux de plus de 10 °C en quelques décennies au cours de la dernière glaciation, les événements de Dansgaard-Oeschger, liés à la circulation océanique (voir Gulf Stream).
- La vitesse est inédite : les grands changements naturels se produisaient généralement en milliers d’années ; l’augmentation actuelle du CO2 se fait en quelques décennies.
- La sensibilité climatique : les climats passés permettent d’estimer de combien la Terre se réchauffe quand on double le CO2, ce qui complète les modèles.
Questions fréquentes
Le climat a toujours changé, pourquoi s’inquiéter ?
Parce que les changements passés, souvent beaucoup plus lents, ont été accompagnés de bouleversements majeurs des écosystèmes, parfois d’extinctions de masse. L’humanité et son agriculture se sont développées dans le climat stable de l’Holocène, que le réchauffement actuel fait sortir de ses limites (voir extinctions de masse).
Faisait-il plus chaud au temps des dinosaures ?
Oui, nettement. Au Crétacé, la température moyenne était supérieure de plusieurs degrés à l’actuelle, il n’y avait pas de calottes polaires permanentes et le niveau de la mer était bien plus haut (voir dinosaures).
Comment date-t-on une carotte de glace ?
En comptant les couches annuelles dans les zones où la neige est abondante, comme au Groenland, en repérant des couches de cendres de volcans connus, et par modélisation de l’écoulement de la glace pour les parties plus profondes.