PALÉOCLIMATOLOGIE

Les indicateurs paléoclimatiques

De même que l'étude des climats modernes repose sur l'analyse statistique d'observations directes et utilise les techniques instrumentales de la météorologie, la paléoclimatologie fait appel à l'analyse statistique d'événements inférés d'indicateurs climatiques. C'est ainsi que de la présence au Groenland de feuilles de palmiers fossiles on déduit que les conditions y furent jadis plus clémentes. Si l'on trouve des os de rennes dans une grotte du Périgord, on en conclura que cette région a connu un climat plus rigoureux qu'aujourd'hui. Tout le travail des paléoclimatologues va consister en un effort incessant pour affiner ces déductions qualitatives et même obtenir des estimations chiffrées de températures ou de toute autre caractéristique des climats anciens.

Géomorphologie et pédologie

Tout un ensemble d'observations simples peuvent conduire à une reconstitution des conditions climatiques passées : la localisation et la datation des moraines abandonnées par les glaciers permettent de reconstituer la surface qu'ils occupaient à un moment donné. Les glaciologues sont ensuite capables de calculer leur épaisseur à l'aide de modèles prenant en compte les contraintes imposées par l'écoulement de la glace. C'est ainsi que l'on a pu déterminer qu'il y avait plus de quatre kilomètres de glace au-dessus du Canada il y a dix-huit mille ans. De la même façon, une cartographie des dunes fossiles a permis de déterminer l'énorme extension des déserts à cette époque.

Les pédologues s'intéressent tout particulièrement aux paléoclimats, car nombre de processus d'évolution des sols, une fois enregistrés, ne sont jamais totalement effacés. On distingue trois types principaux de phénomènes pédologiques suivant la latitude ou l'altitude :

– l'action du froid (gélifraction et solifluction), qui augmente des latitudes moyennes vers les pôles, mais qui décroît dans les régions de gel permanent ;

– le lessivage (décomposition chimique et dissolution des minéraux), qui s'accroît vers l'équateur, étant entretenu par l'activité biologique qui se situe essentiellement dans les latitudes chaudes et humides ;

– l'évaporation (responsable de la montée des solutions par capillarité et de la précipitation de croûtes dans les sols), qui concerne les régions ayant, pendant au moins une saison par an, un rapport évaporation/précipitations positif, et qui donne ainsi une excellente indication des types de climat subtropicaux dits méditerranéens et de savane.

Le sol est un milieu dynamique dans lequel tout changement de climat déclenche un régime biochimique et géochimique nouveau. Mais la réaction est souvent lente, si bien que la plupart des sols récents portent les traces des minéraux et des structures les plus stables hérités d'un précédent régime. Les anciens sols, appelés paléosols, sont donc d'une aide précieuse dans l'identification des climats anciens. Par exemple, la latérite, type particulier de paléosol qui domine le paysage en Afrique occidentale, en Amérique du Sud, en Australie et en Inde, est une cuirasse de fer née en deux temps : pédogenèse du milieu chaud et humide avec enrichissement en fer, puis évaporation et concentration du fer près de la surface sous forme de carapace. Un autre processus développe une croûte calcaire sous les latitudes « méditerranéennes ». Un troisième type, remarquable en Australie, engendre une croûte siliceuse appelée « silcrete ». On peut ajouter encore un quatrième type avec la bauxite, riche en aluminium et parfois en nickel, comme c'est le cas en Nouvelle-Calédonie.

Les isotopes de l'oxygène

D'un composé oxygéné à un autre, le rapport des abondances isotopiques ¹⁸O/¹⁶O présente de petites variations, exprimées par l'écart relatif en pour mille (δ ¹⁸O) de l'échantillon par rapport à un standard international :

Deux composés sont utilisés couramment pour reconstituer les paléoclimats : les glaces polaires et les carbonates.

Étant donné que les molécules H₂¹⁸O et H₂¹⁶O ont des tensions de vapeur différentes, le δ ¹⁸O des neiges décroît au fur et à mesure que la température de condensation de l'air diminue, tout comme la température de l'air au sol (fig. 1). On a pu ainsi retracer l'histoire du dernier cycle climatique aux hautes latitudes en mesurant les variations de δ ¹⁸O le long de carot [...]

Thermomètres isotopiques

Les thermomètres isotopiques ; le d¹⁸O des neiges pour les températures négatives et, pour les températures positives, la différence : d¹⁸Ocarbonate - d¹⁸Oeau. 

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