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American Association for the Advancement of Science

De nouvelles données plus anciennes de 210.000 ans sur les gaz à effet de serre fournies par la carotte de glace « Dôme C EPICA »

La teneur en gaz carbonique de l'atmosphère n'a jamais été aussi haute depuis 650.000 ans indique une étude dans Science

La première analyse détaillée des bulles d’air retenues prisonnières dans la carotte de glace du « Dôme C EPICA » dans l’Antarctique Est a permis aux chercheurs européens de mesurer les teneurs en gaz à effet de serre présentes dans l’atmosphère depuis 650.000 ans.

Cet allongement dans le passé de 210.000 ans, soit deux cycles glaciaires complets, des données concernant le gaz carbonique et le méthane atmosphériques devrait aider les scientifiques à mieux comprendre les changements climatiques et la nature de la période chaude actuelle sur Terre. Cet enregistrement pourrait aussi aider les chercheurs à réduire les incertitudes dans leur prédiction des changements climatiques à venir et à déterminer quand les hommes ont commencé à influencer sérieusement les concentrations en gaz à effet de serre sur la planète.

EPICA est l’acronyme de European Project for Ice Coring in Antarctica. La nouvelle carotte glaciaire, décrite initialement en 2004, provient d’un site de l’Antarctique Est connu sous le nom de Dôme C EPICA. Son étude a fait l’objet d’une collaboration à long terme entre chercheurs européens qui est présentée dans deux « Reports » et un article « Perspective » en commentaire du numéro du 25 novembre 2005 de Science, la revue publiée par l’association à but non lucratif AAAS.

L’un des « Report » fait l’historique de la relation stable liant climat et cycle du carbone au cours du Pléistocène. Le second « Report » relate les taux atmosphériques en méthane et en oxyde nitreux sur la même période, de 390.000 à 650.000 ans avant le présent.

L’analyse fait ressortir que la concentration en dioxyde de carbone ne cesse de croître et se trouve déjà actuellement, à 380 parties par million en volume, un niveau plus élevé de 27 % que le maximum atteint au cours de ces 650.000 dernières années constate dans Science l’auteur responsable des deux études, Thomas Stocker de l’Institut de Physique de Berne en Suisse.

« Nous avons aussi un document montrant que l’échelle de temps sur laquelle l’homme a changé la composition de l’atmosphère est très courte comparée aux cycles naturels des systèmes climatiques » précise Stocker.

Ce nouveau travail confirme la relation stable durant les quatre derniers cycles glaciaires entre le climat de l’Antarctique et les teneurs en gaz à effet de serre. La nouvelle étude de prélèvement glaciaire permet aussi de prolonger cette relation dans le passé de deux cycles de glaciations, à une époque où les périodes interglaciaires étaient plus douces et plus longues que les plus récentes a aussi mentionné Dominique Raynaud, un autre auteur travaillant au LGGE de Grenoble en France.

Les nouvelles données atmosphériques et climatiques enregistrées dans la carotte de glace du Dôme C EPICA indiquent que la réponse du cycle naturel du carbone au réchauffement climatique reste la même au cours du temps, c’est-à-dire les mécanismes et niveaux à partir desquels les gaz à effet de serre amplifient encore le changement climatique a expliqué Jean Jouzel, également l’un des auteurs dans Science et membre du LSCE et de l’Institut Pierre Simon Laplace en France.

La carotte du Dôme C EPICA contient des centaines de milliers d’échantillons gazeux sous forme de minuscules bulles d’air piégées au cours du temps dans la glace. Ces bulles se forment entre les flocons de neige quand ils se déposent et témoignent des concentrations en gaz à effet de serre du moment.

Les données fournies par les deux articles publiés dans Science recoupent en partie celles similaires issues de la carotte de Vostok, désormais la seconde plus longue au monde, et la dépassent de 210.000 ans dans le passé.

Les enregistrements en oxyde nitreux du Dôme C EPICA sont plus fragmentés et moins clairs à interpréter que ceux du gaz carbonique et du méthane en raison d’artefacts dans la glace liés aux taux de poussières.

Cette nouvelle analyse de carotte glaciaire nous offre une fenêtre sur les concentrations en gaz à effet de serre et le climat antarctique au cours de la période chaude la plus récente qui a été relativement similaire à celle de notre époque. Cette période, connue sous le nom de Marine Isotope Stage 11 ou MIS 11, s’est produite entre 420.000 et 400.000 ans et n’est pas entièrement couverte par le prélèvement de Vostok.

La ressemblance entre cette période et la nôtre est due avant tout à la configuration similaire des orbites de la Terre et du Soleil, dont les positions relatives seraient la cause première des cycles glaciaires.

« Le MIS 11 nous montre qu’un système climatique peut effectivement consister en une période de 20.000 à 30.000 années, ce que nous ne pouvions dire jusqu’à présent au vu des trois dernières phases chaudes qui ne dépassent pas 10.000 ans » a dit Stocker.

Nous sommes actuellement au bout de 10.000 années de période chaude.

Les articles suggèrent aussi que deux périodes chaudes antérieures à MIS 11, MIS 13 et 15, pourraient avoir eu une durée équivalente. Ceci va à l’encontre de l’idée défendue par le passé que notre période chaude actuelle était exceptionnellement longue.

Les auteurs font toutefois remarquer que les données pour MIS 13 et 15 ne sont pas aussi claires que celles de MIS 11. L’une des raisons à cela est que les enregistrements sur la carotte glaciaire ne correspondent pas exactement à ceux des sédiments marins utilisés pour les dater.

Des éléments importants pour mieux appréhender l’impact des premières activités humaines telles que la déforestation ou la culture du riz sur les concentrations atmosphériques en gaz à effet de serre sont aussi fournies par la carotte glaciaire du Dôme C EPICA. Celle-ci montre que la variabilité naturelle peut intervenir de façon significative dans l’oscillation des teneurs en gaz à effet de serre lors des périodes interglaciaires, ce qui soulève la possibilité selon l’auteur de l’article « Perspective » que les premières activités humaines ne soient pas responsables de ces oscillations observées il y a 10.000 ans.

Les auteurs ont aussi trouvé que l’enregistrement des taux en gaz à effet de serre au cours des âges glaciaires donne des indications indirectes sur les changements climatiques abrupts qui se sont produits par le passé. Les variations en méthane observées lors des périodes glaciaires ressemblent aux changements en gaz à effet de serre qui ont accompagné le plus récent épisode glaciaire. Ceci suggère que de brusques événements climatiques à des échelles de temps proches de celles des sociétés pourraient avoir été courants lors des derniers cycles climatiques.

La relation stable observée entre le dioxyde de carbone, le méthane et le climat de l’Antarctique au cours des 650.000 dernières années met en relief l’un des premiers mystères encore non résolus des changements climatiques, le lien entre gaz à effet de serre et climat. La décomposition de la matière organique dans les terres humides subtropicales reste en bonne place pour expliquer la relation entre climat et méthane. D’un autre côté, les océans semblent jouer un rôle critique dans la relation entre climat et dioxyde de carbone et ce nouveau travail renforce l’idée que des processus dans les hautes latitudes dans les océans du Sud sont importants pour régler les variations glaciaires-interglaciaires de ce gaz selon l’auteur de la « Perspective ». Pour lui, l’obtention de carottes glaciaires encore plus anciennes et leur analyse pourraient apporter des réponses plus définitives à ces questions.

“Stable Carbon Cycle-Climate Relationship During the Late Pleistocene,” par U. Siegenthaler, T.F. Stocker, E. Monnin, D. Lüthi, J. Schwander et B. Stauffer de l’Université de Berne, à Berne en Suisse; D. Raynaud et J.-M. Barnola du Laboratoire de Glaciologie et de Géophysique de l'Environnement (CNRS) à St Martin d'Hères, France; H. Fischer du Alfred-Wegener-Institute for Polar and Marine Research (AWI) à Bremerhaven en Allemagne; V. Masson-Delmotte et J. Jouzel au LSCE et à l’Institut Pierre Simon Laplace en France.

“Atmospheric Methane and Nitrous Oxide of the Late Pleistocene from Antarctic Ice Cores,” par R. Spahni, T. Stocker, G. Hausammann, K. Kawamura, J. Flückiger and Jakob Schwander à l’Université de Berne, Berne en Suisse; J. Chappellaz, L. Loulergue et D. Raynaud au Laboratoire de Glaciologie et de Géophysique de l'Environnement (CNRS) à St Martin d'Hères en France; V. Masson-Delmotte, J. Jouzel au LSCE et à l’Institut Pierre Simon Laplace en France. K. Kawamura est maintenant à la Scripps Institution of Oceanography, University of California, San Diego, La Jolla, États-Unis. J. Flückiger est maintenant à l’Institute of Arctic and Alpine Research, University of Colorado à Boulder au Colorado, États-Unis.

Le travail décrit dans les articles de Siegenthaler et coll. et Spahni et coll. de Science est une contribution à l’“European Project for Ice Coring in Antarctica” (EPICA), un programme scientifique commun de l’ESF (European Science Foundation)et de la Communauté européenne, financé par la communauté européenne et par la Belgique, le Danemark, la France, l’Allemagne, l’Italie, les Pays-Bas, la Norvège, la Suède, la Suisse et le Royaume-Unis. Les chercheurs ont aussi bénéficié d’un soutien financier à long terme de la NSF suisse, de l’Université de Berne, de l’Agence Fédérale Suisse de l’Énergie et du projet EPICA-MIS de la Communauté européenne. Le programme français du PNEDC (INSU-CNRS) a aussi contribué à ces études.

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