PALÉOCLIMATOLOGIE

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Causes des changements de climats

Un grand nombre de théories a été proposé durant le xixe siècle pour expliquer les changements de climat. Nombre d'entre elles sont loin d'être satisfaisantes, soit parce qu'elles n'expliquent qu'une partie des données, soit parce qu'elles sont en contradiction avec une loi fondamentale de la physique ou de la biologie.

Les principales contingences sont les suivantes :

– la loi de l'actualisme selon laquelle on n'accepte que les principes de la science moderne et l'on rejette toute superstition ; c'est ainsi que l'on ne peut changer ni les lois de la mécanique céleste, ni celles de la météorologie ;

– la loi de la continuité biologique qui constate que l'évolution a été globalement ininterrompue, bien qu'à certaines époques de grandes extinctions brutales à l'échelle géologique aient été mises en évidence par les paléontologues ; cette observation conduit à rejeter un désastre cataclysmique majeur telle la collision de planètes, un changement gigantesque de l'orbite terrestre ou dans le cycle lunaire, une variation de plus de 20 0C de la moyenne mondiale actuelle des températures ou tout événement physique qui aurait eu pour résultat l'annihilation totale des organismes vivants et donc la reprise à zéro de l'évolution biologique.

D'une manière très schématique, les découvertes les plus récentes suggèrent que, à long terme, les climats dépendent de la position des continents sur le globe terrestre ; ils sont d'autant plus contrastés que certains d'entre eux occupent les zones polaires. À l'échelle de quelques dizaines de millénaires, ils sont modulés par les variations de la position de la Terre sur son orbite autour du Soleil. À l'échelle de quelques années le volcanisme peut contribuer à modifier les conditions climatiques sans que l'on ait pu prouver un quelconque impact à long terme. Dans cette gamme de temps, d'autres phénomènes interviennent : peut-être les variations d'activité solaire et, à coup sûr, les interactions entre l'océan et l'atmosphère, qui provoquent, par exemple, les événements E.N.S.O. (cf. e.n.s.o. [El Niño Southern Oscillation]).

Nous ne traiterons pas ici du réchauffement climatique dû à l'émission de gaz à effet de serre en rapport avec les activités humaines. Ce vaste sujet justifie le contenu d'un autre article : cf. réchauffement climatique.

Dérive des continents et tectonique des plaques

L'étude du paléomagnétisme indique que les plaques continentales ne sont pas solidaires du manteau mais flottent à sa surface. Les processus d'expansion des fonds océaniques modifient à une allure de l'ordre de quelques centimètres par an la position relative des continents les uns par rapport aux autres. Aussi un observateur resté immobile à la surface des continents aurait-il vu défiler des latitudes et des longitudes très différentes de celles d'aujourd'hui. L'océan Atlantique, par exemple, n'existait pas il y a 200 millions d'années et l'Europe était alors soudée à l'Amérique du Nord.

L'axe de rotation de la Terre est resté probablement constant au cours du temps par rapport au reste du système solaire et les pôles magnétiques voisins des pôles géographiques (sauf pendant les quelques siècles correspondant aux renversements de polarité magnétique). Le paléomagnétisme permet de montrer que la grande période glaciaire qui a affecté le continent de Gondwana il y a plus de 400 millions d'années correspond à une époque où ce continent rassemblant l'Afrique, l'Inde, l'Australie et l'Amérique du Sud, était en position polaire. Dans le même temps, l'Europe était en position équatoriale, d'où l'existence de la gigantesque forêt carbonifère.

La collision entre deux plaques continentales est susceptible de modifier la géographie des bassins océaniques. Or celle-ci conditionne le schéma de circulation des eaux océaniques superficielles, qui contribuent pour une part importante au transport méridien de chaleur. À l'Éocène, la position des continents dans l'hémisphère Sud était très différente de celle d'aujourd'hui. L'Australie et la Nouvelle-Zélande étaient proches du continent antarctique qui, lui-même, était soudé à l'Amérique du Sud. La circulation superficielle de l'océan Pacifique était alors dominée par un important tourbillon favorisant les échanges de chaleur entre hautes et basses latitudes, d'où le faible gradient latitudinal de température à cette époque et l'absence d'une calotte glaciaire importante sur l'Antarctique.

La séparation progressive de l'Australie et de l'Antarctique durant l'Éocène a conduit à la formation d'une zone océanique australe bien individualisée. On y observe les traces d'une intense circulation d'eau de fond dès le début de l'Oligocène, ce qui suggère une relation étroite entre l'événement à — 38 millions d'années et l'individualisation de ce bassin. Quant au courant circumpolaire antarctique, qui contribue actuellement à isoler des basses latitudes une grande masse d'eau froide, il n'a pu s'établir qu'au cours de l'Oligocène, lorsque l'Antarctique a été bien séparé de tous les continents voisins. Quelques millions d'années plus tard seulement, le continent Antarctique se recouvrira d'une gigantesque calotte glaciaire qui subsistera jusqu'à nos jours.

La fermeture de l'isthme de Panama au Pliocène a contribué à augmenter le contraste entre l'océan Atlantique et l'océan Pacifique et pourrait être responsable d'un renforcement du Gulf Stream, entraînant davantage d'apports d'eaux chaudes aux hautes latitudes, ce qui favoriserait le développement de calottes glaciaires continentales dans l'hémisphère Nord.

Une collision entre plaques peut aussi conduire à la formation de chaînes de montagnes qui vont influer sur la circulation atmosphérique et donc sur le climat. La collision entre l'Inde et l'Asie est responsable de la formation de la chaîne himalayenne qui elle-même contribue à renforcer le contraste saisonnier entre le continent asiatique et l'océan Indien, responsable du phénomène de mousson (cf. chaîne himalayenne). En conséquence, on observe en baie du Bengale, à partir du Pliocène, une énorme augmentation des apports de matériaux d'origine continentale traduisant un accroissement d'érosion lié à la fois à la croissance de l'Himalaya et à l'augmentation des pluies de mousson sur le Sud-Est asiatique.

La tectonique des plaques et les déplacements des continents à la surface de notre globe permettent donc d'expliquer certains bouleversements dans l'évolution climatique de la Terre, généralement séparés par plusieurs millions d'années, mais non les variations cycliques avec une pseudo-périodicité de quelques dizaines de millénaires comme on en observe pendant tout le Quaternaire.

La théorie astrono [...]

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Évolution de la température moyenne à la surface de la Terre depuis sa formation

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Louis Agassiz

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Thermomètres isotopiques

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  • : directeur de recherche au C.N.R.S., Centre des faibles radioactivités, Gif-sur-Yvette

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Pour citer l’article

Jean-Claude DUPLESSY, « PALÉOCLIMATOLOGIE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 06 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/paleoclimatologie/