Quand l'océan se fâche

Histoire naturelle du climat

Jean-Claude Duplessy

• Éditeur: Odile Jacob
• Année: 1996
• ISBN:
  9782738137623
• Sujet: Scienze fisiche
• Sous-sujet: Oceanografia

Nous avons tous le sentiment que le temps « se détraque », et nous l'imputons aux civilisations urbaines et industrielles d'une population devenue trop nombreuse. Claude Duplessy montre que ce sentiment repose sur l'idée que le temps devrait rester invariable, au moins sur la courte durée. Or cette idée est erronée. Non seulement il y a une histoire des climats qui se succèdent à l'échelle géologique, avec des alternances de refroidissement et de réchauffement, mais il y a aussi des variations à plus courte durée, un siècle, voire une décennie. La cause de ces variations sont à chercher dans les variations des océans. Ce sont eux, les océans, qui sont les grands régulateurs du climat terrestre. La prédiction du temps qu'il fera demain dépend donc de la connaissance des masses océaniques. Ce livre, extrêmement précis et rigoureux, fait l'état de cette connaissance et en décrit les enjeuxJean-Claude Duplessy est géochimiste. Il dirige un laboratoire mixte du CNRS et du CEA à Gif-sur-Yvette dont les recherches en paléoclimatologie font mondialement autorité. Il est l'auteur avec Pierre Morel de Gros temps sur la planète, publié aux Editions Odile Jacob en 1990.

CHAPITRE VI

L’orchestre de Milankovitch

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Si génial que soit un chef d’orchestre, les morceaux dont il dirige l’interprétation sont joués par des musiciens qui y laissent chacun l’empreinte de leur personnalité. Si l’orchestre est bon, chacun des exécutants joue sa partition en phase avec ses collègues, et le tempo de l’œuvre émerge du jeu d’ensemble. En revanche, si l’un d’entre eux perd le rythme, c’est l’ensemble du concert qui sera affecté. C’est pourquoi les meilleurs orchestres effectuent des répétitions pour éviter une cacophonie. Il en va tout autrement pour le système climatique, dont le comportement est rythmé par les variations quasi périodiques de l’insolation, mais qui est livré à lui-même. C’est un véritable défi pour les climatologues de comprendre comment un système aussi complexe que l’ensemble constitué de l’atmosphère, de l’océan, de la surface des continents et des glaciers est si sensible aux variations saisonnières du rayonnement solaire tombant aux diverses latitudes. Aujourd’hui encore, la communauté scientifique est loin d’avoir résolu la totalité de ce problème, mais elle a déjà identifié certaines des étapes les plus critiques des changements climatiques passés.

Naissance et jeunesse des climats interglaciaires

Les périodes chaudes, pendant lesquelles le volume des glaciers reste aussi faible qu’aujourd’hui, ne représentent guère que 10 % du dernier million d’années. Le climat est alors sensiblement celui que nous connaissons depuis une dizaine de millénaires. Les géologues continentaux l’ont étudié avec force détails et ils ont observé qu’il évolue très progressivement. Lorsque s’achève la dernière glaciation et que la chaleur revient, toutes les calottes glaciaires qui recouvraient le nord de l’Europe et de l’Amérique fondent petit à petit. Leur disparition a été lente à l’échelle d’une vie humaine, car elle s’est étalée sur plusieurs millénaires. En Scandinavie, les glaciers se déversaient soit à l’ouest dans la mer de Norvège, soit au sud dans la cuvette occupée aujourd’hui par la mer Baltique. Celle-ci était totalement séparée de l’océan par une péninsule qui joignait le Danemark à la Suède, parce que le niveau de la mer était encore bas, soixante mètres en dessous de l’actuel. Il y a onze mille ans, un immense lac d’eau glacée s’étalait à l’est du Danemark et rejoignait le lac Ladoga, au-delà de Saint-Pétersbourg. L’évolution géographique du nord de l’Europe au cours des siècles suivants a été le résultat de la compétition entre deux phénomènes qui jouaient en sens inverse : la montée générale du niveau de la mer, qui tendait à envahir les zones continentales basses, et la surrection de la Scandinavie et des régions bordant la Baltique, libérées du poids des glaces. C’est d’abord la mer qui gagne et recouvre la péninsule danoise, chassant les rennes vers les toundras encore émergées. Le lac glaciaire balte est envahi par les eaux atlantiques il y a dix mille sept cents ans. Cependant, le triomphe de la mer ne dure guère plus de sept siècles. Poursuivant sa surrection, le Danemark isole de nouveau un lac baltique qui survivra pendant environ deux millénaires, jusqu’à ce que la mer qui continuait de monter atteigne un niveau très voisin de l’actuel, submerge la totalité des terres les plus basses et établisse une connexion permanente entre la mer Baltique et la mer du Nord.

Si les derniers glaciers scandinaves ont disparu il y a environ neuf mille ans, ceux qui recouvraient le nord de l’Amérique ont résisté plus longtemps au retour de la chaleur. Une calotte glaciaire s’accrochait de part et d’autre de la baie d’Hudson, sur le Keewatin à l’ouest et sur le Labrador à l’est. Il a fallu deux bons millénaires pour que ces deux énormes masses de glace fondent totalement. Les glaces ont donc disparu quatre mille ans après le maximum d’insolation d’été sur les hautes latitudes de l’hémisphère Nord. Les glaciers ne répondent que lentement aux variations de l’insolation et introduisent un retard considérable dans l’évolution du système climatique. Il faut plusieurs millénaires pour que les climats interglaciaires émergent pleinement du froid.

Cependant, les périodes de forte insolation sont aussi celles pendant lesquelles les pluies sont abondantes sur la plupart des continents de basse et moyenne latitude. En effet, là où il n’y a pas de glaces pour maintenir un point froid, les masses continentales se réchauffent très rapidement sous l’effet du soleil d’été. L’air chaud montant, les pressions sont plus basses au-dessus des continents que des océans, ce qui provoque un appel d’air maritime humide. C’est pourquoi le début des périodes interglaciaires constitue généralement une phase très humide sous les tropiques, alors même que toutes les glaces n’ont pas encore fondu sur l’ensemble de l’hémisphère Nord. La dernière période pluviale a commencé il y a près de dix mille ans. Des pluies abondantes se sont mises à tomber sur des zones qui étaient arides depuis plusieurs dizaines de millénaires. Ce fut le cas du Sahara, qui s’est recouvert d’une savane et d’une multitude de lacs de grande dimension. Le site de Tombouctou, la ville mythique du désert, longtemps interdite aux étrangers, était alors au cœur d’une région lacustre dans laquelle prospérait une riche faune sauvage. Nicole Petit-Maire, qui a parcouru toutes les pistes sahariennes, en a retrouvé les traces : des coquillages, des poissons, des gazelles, des antilopes, des hippopotames et des hyènes. De nombreux campements abritaient des populations de pêcheurs, de chasseurs et d’éleveurs. Ceux-ci nous ont laissé d’abondants témoignages de leur présence, des peintures et des gravures comme celles du Tassili ou du Mali, mais aussi des outils finement ciselés ou polis et des restes de nourriture : amas des coquillages qu’ils grillaient ou gobaient, ou encore tas d’arêtes provenant des poissons dont ils avaient mangé les filets.

À la même époque, la mousson revient sur l’Inde et sur l’ensemble du Moyen-Orient. Les masses d’air humide issues de l’océan Indien remontaient mille kilomètres plus au nord qu’aujourd’hui. Le développement des premières civilisations humaines, qui a débuté à cette époque, est clairement associé à la présence de ressources en eau abondantes, autorisant l’établissement de campements fixes et une agriculture permettant de faire des provisions qui assuraient la nourriture des mois à venir. Des pluies intenses s’abattaient sur l’Afrique orientale. Elles remplissaient les lacs du rift africain et alimentaient le Nil Blanc qui devint alors un gigantesque fleuve permanent. Les plateaux éthiopiens, eux aussi plus humides en été, étaient drainés par le Nil Bleu qui entrait dans une crue énorme pendant les mois d’été. Ainsi alimenté par d’intenses pluies tropicales, le Nil connaissait des crues bien plus importantes que dans la période récente, avant la construction du barrage d’Assouan. En outre, les vents d’ouest balayaient la bande méditerranéenne et y apportaient l’air humide atlantique. Aussi les apports d’eau douce l’emportaient-ils largement sur l’évaporation. En bilan net, la Méditerranée n’était plus un bassin de concentration comme aujourd’hui. Dans la partie orientale, les eaux superficielles étaient peu salées et formaient une couche légère qui empêchait toute convection profonde, même au cœur de l’hiver. Les masses d’eau en profondeur n’étaient plus renouvelées. Les bactéries qui oxydaient les débris organiques tombant depuis la surface consommaient la totalité de l’oxygène disponible. En dessous de huit cents mètres, les eaux de la Méditerranée orientale étaient dépourvues d’oxygène, ce qui a provoqué la disparition de toute trace de vie et a permis l’accumulation de sédiments noirs, riches en matières organiques. Aujourd’hui encore, même si la ventilation profonde est assurée, la faune benthique y est très pauvre, les espèces disparues n’étant pas revenues. Les pluies si favorables à la vie sur les continents ne sont pas nécessairement un facteur de prospérité pour l’océan.

Les climats interglaciaires : la maturité

Lorsque tous les glaciers eurent achevé leur fonte au Canada et que notre planète entra réellement en configuration interglaciaire, le maximum d’insolation estival sur l’hémisphère Nord était déjà passé. Aussi le système climatique commença-t-il à évoluer très lentement vers des conditions plus froides. Ce sont les zones océaniques de haute latitude qui sont les plus sensibles aux variations du flux d’énergie solaire en été. Dans la partie sud de la mer de Norvège, au large de Bergen, les eaux chaudes étaient revenues dès que les glaciers avaient quitté la région, il y a environ onze mille ans. Elles y étaient restées pendant quatre millénaires, avec des températures dépassant celles d’aujourd’hui de deux degrés. Au moment où les derniers glaciers disparaissaient du continent américain, il y a sept mille ans, l’insolation à 65 °N était déjà inférieure de vingt watts par mètre carré à celle du maximum d’insolation, et les eaux se réchauffaient moins pendant l’été. Leur température a diminué de deux à trois degrés, et les glaciers des montagnes norvégiennes ont avancé pour la première fois après une longue période de retrait. L’optimum climatique était déjà terminé en Scandinavie.

Plus au sud, dans l’océan Atlantique, la température des eaux superficielles est passée par un maximum près des côtes américaines lorsque la fonte des glaciers canadiens s’est achevée. Les vents qui étaient alors particulièrement intenses le long des côtes africaines et à l’équateur ont provoqué des remontées d’eau profonde importantes qui se sont manifestées par une baisse de la température des eaux superficielles pouvant atteindre un à deux degrés. Ailleurs, l’Atlantique Nord était à peine plus chaud qu’aujourd’hui. Les courants océaniques suppléaient en grande partie à la diminution de l’apport d’énergie solaire. La dérive nord-atlantique, toujours active, continuait d’amener son flux d’eau chaude jusqu’au cap Nord et elle maintenait des conditions clémentes en mer de Norvège. Là où elle ne venait pas, comme le long de la côte orientale du Groenland, les eaux glacées et leur cortège de glace de mer et de petits icebergs étaient déjà présents.

Des conditions thermiques agréables se sont maintenues sur une large part de la planète bien après le maximum d’insolation, parce que l’océan était actif et assurait le transport de chaleur vers les zones mal chauffées par le Soleil. Il n’en a pas été de même pour le régime des pluies. Le réchauffement estival des grandes masses continentales a diminué, et les moussons indiennes et africaines sont de moins en moins remontées vers le nord. La sécheresse s’est installée dans l’ensemble de la bande intertropicale. Le débit du Niger a diminué très brutalement il y a quatre mille cinq cents ans. Celui des grands fleuves himalayens également, même si la transition a été plus progressive. En quelques années, des zones qui recevaient juste assez de pluie pour assurer la subsistance des populations locales sont passées en dessous du seuil de survie. Tous ces pauvres gens ont dû migrer vers des régions plus hospitalières, abandonnant leurs outils devenus inutiles. Aujourd’hui encore, ceux-ci jonchent aussi bien la surface du Sahara que celle du désert de Thar.

La première partie de l’Holocène a constitué l’âge d’or des populations humaines, et les poètes en ont gardé la mémoire. Les continents étaient fertiles, et les pluies abondantes permettaient la recharge des nappes d’eau qui alimentent encore aujourd’hui toute l’Afrique du Nord. Ces conditions favorables sont révolues. Dans tout le Maghreb, les puits deviennent de plus en plus salés parce que les eaux souterraines surexploitées ne sont plus renouvelées. La sécheresse qui gagne lentement, mais inexorablement, les tropiques montre que nous vivons la fin d’une période interglaciaire, même si les glaciers n’ont pas encore commencé à croître dans les hautes latitudes.

L’autre extrême : le monde glaciaire

Les sédiments marins témoignent que les périodes interglaciaires sont rares et prennent naissance lorsque s’achève une forte poussée glaciaire à la surface des continents. Depuis les travaux d’Agassiz, les géologues ont appris à reconnaître les traces des glaciers et en particulier les moraines qui marquent leur avancée extrême. Ils ont été surpris de leur extension à l’échelle des continents de l’hémisphère Nord. Des restes d’arbres et de végétaux fossiles, datés à l’aide du carbone-14, ont permis de découvrir que la dernière glaciation était toute récente, ne remontant pas à plus d’une vingtaine de millénaires. Nos lointains ancêtres l’ont connue, puisque les peintures des deux grottes ornées découvertes récemment dans le sud de la France, la grotte Cosquer dans les calanques de Cassis et la grotte Chauvet en Haute-Loire, sont bien antérieures. Ces peintures ont été datées directement en grattant (de manière imperceptible !) certains traits noirs tracés au charbon de bois et en mesurant leurs teneurs en carbone-14 à l’aide du Tandétron de Gif-sur-Yvette. Leur âge compris entre vingt-cinq et trente-deux mille ans témoigne que les artistes avaient vécu pendant la glaciation, plusieurs millénaires avant le paroxysme du froid. Les hommes de Lascaux, dont les peintures datent de seize mille ans environ, ont été les témoins de la phase ultime des temps glaciaires.

À partir du moment où les glaces recouvraient plusieurs millions de kilomètres carrés, leur volume devait être considérable. En effet, une mince pellicule aurait fondu rapidement. C’étaient donc des calottes glaciaires, semblables à celle du continent antarctique, qui recouvraient tout le nord du Canada et de l’Europe. Les glaciologues ont calculé que leur épaisseur devait dépasser les trois kilomètres. Au total, le volume des glaces gelées en surface des continents de l’hémisphère Nord représentait environ cinquante millions de kilomètres cubes, une fois et demie celui de la calotte glaciaire antarctique. C’est l’hémisphère Nord qui était alors le plus englacé. L’eau qui était ainsi gelée sur les continents s’était évaporée de l’océan, avait été transportée par les nuages et s’était déposée à l’occasion de fortes chutes de neige. Il y avait donc moins d’eau dans l’océan, et le niveau de la mer était plus bas de cent vingt mètres. En zone côtière, les plateaux continentaux qui assurent aujourd’hui le passage progressif du domaine continental à l’océan étaient exondés, et la géographie était bien différente de celle d’aujourd’hui. Les hommes et les animaux pouvaient aller à pied sec en Angleterre, coloniser l’Amérique en traversant le détroit de Béring, qui dominait l’océan de plus de soixante mètres, ou se répandre sur l’archipel indonésien transformé en une vaste plaine parsemée de montagnes volcaniques.

La calotte glaciaire laurentide qui recouvrait tout le nord du continent américain était réellement énorme. Vers le sud, elle s’arrêtait à la latitude de New York et des Grands Lacs. Vers l’ouest, elle débordait des montagnes Rocheuses et venait mourir sur la côte Pacifique. Comme la bordure occidentale du continent américain est très montagneuse, la calotte glaciaire nord-américaine y était solidement ancrée, accrochée à tous les pics rocheux. La situation était bien différente vers l’océan Atlantique et la mer du Labrador. Là, les reliefs sont très mous, et les glaces s’étalaient jusqu’en bordure du domaine marin, où elles relâchaient de nombreux icebergs. Bien que beaucoup plus petite, la calotte glaciaire nord-européenne présentait une dissymétrie similaire. Sa limite sud s’étendait de l’Irlande à l’Oural en passant par le nord de l’Angleterre, des Pays-Bas, de l’Allemagne, de la Pologne et de la Russie. Vers le nord, elle débordait sur le vaste plateau continental de l’océan Arctique et, vers l’ouest, elle se déversait dans la mer de Norvège.

Au-dessus de ces...

Table des matières

• Couverture
• Titre
• Copyright
• Introduction - Un monde mal connu qu’on croyait riche et immuable
• Chapitre I - Le premier océan
• Chapitre II - L’océan, le climat et la valse des continents
• Chapitre III - Le rôle climatique de l’océan
• Chapitre IV - Feuilletons les vieilles archives des océans
• Chapitre V - Milankovitch, chef d’orchestre des glaciations
• Chapitre VI - L’orchestre de Milankovitch
• Chapitre VII - De Chopin à Schönberg
• Chapitre VIII - Nous subissons les caprices de l’océan
• Chapitre IX - Quelles surprises nous réserve l’océan ?
• Quelques références bibliographiques
• Liste des figures
• Table