Pourquoi les périodes interglaciaires de la Terre ont-elles soudainement changé?
Notre monde est actuellement entre deux grandes périodes de glaciation. Les cycles de glaciation sont nombreux dans notre passé géologique récent, le dernier s’étant achevé il y a environ 11 000 ans. Ces périodes dites interglaciaires sont déterminées par des changements du rayonnement solaire, qui est lié à l’orbite de la Terre et à l’inclinaison progressive de son axe. Les cycles interglaciaires ont d’abord duré environ 41 000 ans. Puis, il y a environ 1 million d’années, ils se sont étendu à une durée d’environ 100 000 ans. Ce changement surprenant du rythme des périodes glaciaires et interglaciaires est connu sous le nom de transition du Pléistocène moyen. Son origine est un mystère. «Aucun changement évident de la configuration orbitale ne s’est produit pendant cette période, ce qui rend cette transition climatique très énigmatique», explique Frerk Pöppelmeier, chercheur postdoctoral à la division Physique du climat et de l’environnement de l’université de Berne et chercheur principal du projet CliMoTran. Dans le cadre du projet CliMoTran financé par l’UE, Frerk Pöppelmeier a cherché des explications à cette transition climatique unique et mystérieuse, en s’appuyant sur une modélisation informatique de pointe pour étudier les rétroactions potentielles qui ont pu contribuer à ce changement. «Je me suis principalement intéressé à l’état de la circulation océanique et à son évolution au cours de la transition climatique», explique Frerk Pöppelmeier. «L’océan étant le plus grand réservoir capable d’échanger du carbone avec l’atmosphère, il joue un rôle essentiel dans la détermination du climat.»
Intégrer les calottes glaciaires
Pour ce faire, l’équipe a fait appel à Bern3D, un puissant modèle climatique informatique qui permet de simuler en peu de temps des milliers, voire des millions d’années, et qui tient compte des retours d’information et de la plupart des composantes considérés comme responsables du changement climatique planétaire. Durant la transition du Pléistocène moyen, la taille et l’étendue des calottes glaciaires de l’hémisphère nord ont changé de façon spectaculaire, ce qui a eu de profondes répercussions sur le climat et la circulation océanique. De nombreuses hypothèses s’articulent autour de ces calottes glaciaires, alors qu’elles étaient auparavant absentes du modèle. Frerk Pöppelmeier a, dans un premier temps, intégré une nouvelle composante dynamique de calotte glaciaire au modèle, pour ensuite évaluer les simulations du modèle par rapport aux reconstructions paléoclimatiques (climat ancien) afin de d’identifier les scénarios les plus réalistes.
Une transition climatique complexe
Les recherches de Frerk Pöppelmeier, menées avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, ont révélé qu’aucun élément déclencheur unique ne peut être identifié comme étant à l’origine de la transition du Pléistocène moyen, et que de nombreux facteurs y ont probablement contribué. «Plus important encore, la lente diminution de la concentration du CO2 atmosphérique semble avoir entraîné une réponse non linéaire du système climatique, en particulier des calottes glaciaires continentales, qui ont pu considérablement s’étendre une fois qu’un seuil critique de concentration de CO2 dans l’atmosphère a été franchi», explique-t-il. Les résultats suggèrent que de tels seuils de concentration de CO2 dans l’atmosphère affectent considérablement le fonctionnement du système climatique global. Non seulement à l’échelle des décennies ou des siècles – les points de basculement climatiques actuellement pertinents, tels que la circulation océanique, le pergélisol ou la forêt amazonienne – mais aussi à l’échelle des périodes glaciaires et interglaciaires. «On peut donc supposer que le changement climatique anthropique modifiera fondamentalement le destin à long terme du climat de la Terre», fait remarquer Frerk Pöppelmeier.
Résoudre l’énigme du pléistocène moyen
Frerk Pöppelmeier continuera à étudier cette importante période de l’histoire du climat terrestre, recherche qui bénéficiera de nouvelles reconstructions directes des concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, qui devraient être disponibles dans les prochaines années grâce au projet financé par l’UE Ma (Beyond EPICA: Oldest Ice). Frerk Pöppelmeier s’intéressera également à d’autres transitions climatiques, telles que les réchauffements rapides survenus au cours de la dernière période glaciaire, dans le cadre du récent projet financé par Horizon Europe ClimTip.
Mots‑clés
CliMoTran, changement climatique, transition du Pléistocène moyen, calottes glaciaires, mystère, modélisation, transition, énigme