CLIMATS (notions de base)

Les causes des variations climatiques

Périodes chaudes, périodes froides, glaciations : le climat à la surface de la Terre a constamment varié au cours des temps. On peut distinguer trois types de causes aux variations climatiques.

En premier lieu, le climat est directement fonction de la quantité d’énergie solaire reçue par la Terre. Or l’activité du Soleil est sujette à des fluctuations. Elle a évolué depuis 4,5 milliards d’années ; à cette époque, l’énergie solaire était inférieure de 25 p. 100 à celle d’aujourd’hui. Elle connaît aussi des variations cycliques, liées notamment à l’existence plus ou moins prononcée de taches et de protubérances (éruptions) solaires. Par ailleurs, la position relative Terre-Soleil n’est pas constante. Tout d’abord, l’orbite de la Terre autour du Soleil évolue sur une période d’environ 100 000 ans d’une forme presque circulaire à une forme très elliptique. Ensuite, l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre par rapport au plan orbital varie progressivement tous les 41 000 ans. Enfin, cet axe de rotation décrit en 26 000 ans un cône, appelé cône de précession. Ces trois paramètres modifient la distance Terre-Soleil, et donc la quantité d’énergie solaire reçue.

La deuxième cause des variations climatiques est liée à la dérive des continents. La position et la part relative des continents et des océans changent, ce qui modifie les processus d’absorption, de réflexion et d’échange d’énergie ainsi que les courants océaniques et la circulation atmosphérique. Pour ne donner qu’un exemple, le Sahara se trouvait en région polaire Sud il y a 450 millions d’années et a été recouvert par une calotte glaciaire.

Enfin, la troisième cause est liée aux modifications de la composition de l’atmosphère, laquelle joue un rôle dans la transformation et la redistribution de l’énergie solaire. Les constituants de l’atmosphère ont varié au cours du temps. Les gaz à effet de serre (vapeur d’eau, dioxyde de carbone, méthane, etc.) étaient prépondérants pendant les deux premiers milliards d’années, créant au sol une température plus élevée. Par ailleurs, les éruptions volcaniques, en projetant de fortes quantités de gaz et de poussières, voilent la lumière solaire et peuvent provoquer un « hiver volcanique ».

Les moyens d’étude

Il existe de nombreux « témoins » des variations climatiques. Archives et documents historiques (nombre de jours de gel, date et prix des récoltes, etc.) donnent des informations sur le climat des derniers siècles.

Ladendroclimatologie (étude des cernes de croissance des arbres) renseigne sur les années humides et celles de sécheresse, et s’applique sur les derniers 10 000 ans.

On utilise aussi la mesure du rapport entre les deux isotopes de l’oxygène ¹⁶O et ¹⁸O contenus dans les glaces polaires, les coraux, les fossiles, etc., rapport qui varie en fonction de la température de l’époque. Appliquées [...]