Il y a environ 20 000 ans, les grandes couches de glace qui ensevelissaient une grande partie de l’Asie, de l’Europe et de l’Amérique du Nord ont cessé leur avancée rampante. En quelques centaines d’années, le niveau des mers s’est élevé à certains endroits de 10 mètres, soit plus que si la calotte glaciaire qui recouvre encore le Groenland devait fondre aujourd’hui. Cette inondation d’eau douce a rempli l’Atlantique Nord et a également stoppé les courants océaniques qui transportaient l’eau plus chaude des régions équatoriales vers le nord. La chaleur équatoriale a réchauffé l’Antarctique, dans l’hémisphère sud, en réduisant la glace de mer qui le borde et en modifiant les vents circumpolaires. En conséquence, et pour des raisons qui restent inexpliquées, les eaux de l’océan Austral ont pu commencer à libérer du dioxyde de carbone, suffisamment pour augmenter les concentrations dans l’atmosphère de plus de 100 parties par million sur des millénaires, ce qui équivaut à peu près à l’augmentation enregistrée au cours des 200 dernières années. Ce CO2 a ensuite réchauffé le globe, faisant fondre les calottes glaciaires continentales et inaugurant le climat actuel qui a permis à l’humanité de prospérer.
C’est du moins l’histoire racontée par un nouvel article publié dans Nature le 5 avril qui reconstitue la fin de la dernière période glaciaire. Les chercheurs ont examiné des carottes de sédiments prélevées dans les profondeurs de la mer et dans des lacs, ainsi que les minuscules bulles d’air ancien piégées dans des carottes de glace prélevées en Antarctique, au Groenland et ailleurs. (Scientific American fait partie de Nature Publishing Group.) Les recherches suggèrent que – contrairement à certains résultats antérieurs – le CO2 a mené le cycle antérieur de réchauffement climatique plutôt que l’inverse, tout comme il continue de le faire aujourd’hui grâce à l’augmentation des émissions de CO2 et d’autres gaz à effet de serre.
« Nous constatons que la température mondiale est un peu à la traîne derrière le CO2 , explique le paléoclimatologue Jeremy Shakun, membre de la National Oceanic and Atmospheric Administration aux universités de Harvard et de Columbia, qui a dirigé les recherches portant sur les anciennes concentrations de CO2 et les températures mondiales. « Le CO2 était le grand moteur du réchauffement climatique à la fin de la période glaciaire. »
Shakun et ses collègues ont commencé par créer le premier ensemble mondial de proxies de température – un ensemble de 80 enregistrements différents provenant du monde entier qui ont enregistré les températures d’il y a environ 20 000 ans à 10 000 ans. Qu’il s’agisse des niveaux de magnésium dans des coquillages microscopiques extraits de carottes de sédiments océaniques ou du nombre de pollens dans des couches de boue provenant de lits de lacs, les indicateurs ont fourni des milliers de lectures de température au cours de cette période. « Les carottes de glace ne vous renseignent que sur les températures en Antarctique », note Shakun à propos des études antérieures qui s’appuyaient exclusivement sur une carotte de glace de l’Antarctique qui enregistre les conditions atmosphériques des 800 000 dernières années. « Vous ne voulez pas regarder un seul endroit sur la carte pour le réchauffement climatique. »
La comparaison de l’ensemble mondial des relevés de température avec les niveaux de CO2 dans les anciennes bulles d’air piégées dans les carottes de glace révèle que les températures moyennes mondiales ont commencé à augmenter au moins un siècle après que les niveaux de CO2 ont commencé à grimper. C’est l’inverse de ce qui semble s’être produit en Antarctique, où le réchauffement des températures précède l’augmentation des niveaux de CO2. Mais ce réchauffement local peut s’expliquer par cet arrêt des courants océaniques à la suite de la fonte massive des glaciers dans l’hémisphère Nord – un résultat encore renforcé par la modélisation informatique utilisant les données recueillies dans le monde réel.
La raison du retrait des calottes glaciaires reste cependant insaisissable. Alors qu’il y a eu un changement dans la force relative du soleil il y a environ 20 000 ans grâce aux variations de l’orbite de la planète, il était plus petit que les changements qui l’ont précédé et n’a pas réussi à déclencher une fonte. En fait, les carottes de glace du Groenland suggèrent qu’il y a eu un réchauffement encore plus important dans le nord il y a environ 60 000 ans, note le climatologue Eric Wolff du British Antarctic Survey dans un commentaire sur les résultats également publiés dans Nature.
« Nous savons que la seule chose qui changeait dans l’hémisphère nord était ces changements orbitaux » qui affectent la quantité de lumière solaire frappant le grand nord, explique le géologue Peter Clark de l’Université d’État de l’Oregon, qui a guidé les recherches de Shakun. La fonte dans le nord pourrait avoir été déclenchée « parce que les calottes glaciaires avaient atteint une taille telle qu’elles étaient devenues instables et étaient prêtes à partir ». Cela pourrait également contribuer à expliquer la montée et la descente cyclique des périodes glaciaires sur des centaines de milliers d’années.
L’origine exacte du dioxyde de carbone supplémentaire reste également peu claire. « Il n’y a pas de preuve convaincante qu’un réservoir suffisamment important de carbone métabolique ancien existait dans un endroit mystérieux de l’océan glaciaire uniquement pour être ventilé pendant la déglaciation », soutient le paléoclimatologue Lowell Stott de l’Université de Californie du Sud, qui n’a pas participé à l’étude. Mais un article publié en ligne dans Science le 29 mars suggère que le CO2 supplémentaire provenait bien de l’océan Austral, sur la base d’une analyse des isotopes du carbone incorporés dans la molécule la plus responsable du réchauffement climatique. Stott soutient également que le moment du réchauffement par rapport à celui de l’augmentation des niveaux de CO2 reste trop proche pour être sûr de savoir lequel est arrivé en premier.
Bien sûr, le réchauffement climatique moderne découle d’une cause claire : l’augmentation des niveaux de CO2 (et d’autres gaz à effet de serre) due à la combustion de combustibles fossiles, à la coupe des forêts et à d’autres activités humaines. Et, dans le passé, l’augmentation des niveaux de CO2 a au moins amplifié le réchauffement climatique, inaugurant le climat relativement doux et stable parfois appelé le « long été » qui a permis à la civilisation humaine de s’épanouir. L’humanité a maintenant augmenté les niveaux de CO2 à l’échelle mondiale d’une quantité supérieure à l’augmentation d’environ 180 à 260 ppm à la fin de la dernière période glaciaire, mais en quelques centaines d’années plutôt qu’en plusieurs milliers d’années. « La fin d’une période glaciaire, vous avez dans vos os le sentiment de ce que cela signifie : un changement important et significatif pour la planète », dit Shakun. « C’est un exemple tangible de ce que l’augmentation du CO2 peut signifier pour la planète à long terme. »
En fait, la quantité de réchauffement climatique déjà garantie par les concentrations actuelles de CO2 dans l’atmosphère – 392 ppm et toujours en augmentation – jouera également sur des siècles, voire des millénaires. « L’augmentation à la fin de la période glaciaire et aujourd’hui est à peu près la même et nous allons être bien au-dessus et au-delà », augmentant très probablement les concentrations de gaz à effet de serre de centaines de parties par million par rapport aux niveaux préindustriels, note Shakun. « Nous ne verrons qu’une partie de ces effets se réaliser au cours du prochain siècle. Il faudra attendre plusieurs siècles et plus pour en ressentir tous les effets. «