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Posté par Isabelle le Dimanche 22/01/2017 à 12:00
Il y a 10.000 ans l'homme modifiait le climat de la Terre
Comment, il y a plus de 10 000 ans, les feux de forêt causés par l'homme pourraient avoir eu un impact sur le climat de la Terre.

William Ruddiman, paléoclimatologue, a récemment suggéré que l'impact des humains sur le climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue de la...) de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus...), il y a déjà des milliers d'années de cela, aurait déjà été important, en raison des émissions de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) et de méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la famille des alcanes. C'est un gaz que l'on trouve à l'état naturel et qui...) générées par la combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme voire une explosion.) de biomasse ( En écologie, la biomasse est la quantité totale de matière (masse) de toutes les espèces vivantes présentes dans un milieu naturel donné. Dans le domaine de...) et la déforestation associée aux débuts de l'agriculture. Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de contribution,...) EARLYHUMANIMPACT a entrepris de vérifier cette hypothèse.

Si le réchauffement climatique (Le réchauffement climatique, également appelé réchauffement planétaire, ou réchauffement global, est un phénomène d'augmentation de la température moyenne des océans et de l'atmosphère,...) entraîne une augmentation des feux de forêt (Une forêt ou un massif forestier est une étendue boisée, relativement dense, constituée d'un ou plusieurs peuplements d'arbres et d'espèces associées. Un boisement de faible étendue est dit bois,...), l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que x·y = y·x = 1, si 1...) est également vrai. Les forêts stockent environ 30 % du carbone présent à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement...) de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre hydrostatique,...) et, en cas de feu (Le feu est la production d'une flamme par une réaction chimique exothermique d'oxydation appelée combustion.) de forêt, le carbone n'est pas la seule substance à avoir un impact sur le climat à être dégagée dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :), il y a également les aérosols. Toutefois, on ne comprend encore pas complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant...) l'impact de ces aérosols sur le changement climatique.

Le projet EARLYHUMANIMPACT s'appuie sur l'idée que la réponse pourrait se trouver dans les livres d'histoire de la Terre. Il y a plus de 10 000 ans, l'agriculture a commencé à prospérer aux dépens des forêts, et l'équipe de projet pense que les aérosols anthropiques résultant de ce processus pourraient avoir modifié le système climatique mondial pour des milliers d'années.

Pour vérifier cette hypothèse, le professeur Carlo Barbante et d'autres chercheurs de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au...) de Venise ont examiné des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) issues de relevés climatologiques de carottes réalisées dans les glaces et sédiments lacustres de sept continents et les a comparées avec les historiques parallèles des régimes de feu. Grâce à une nouvelle technique, ils ont identifié un marqueur moléculaire spécifique de la combustion de la biomasse, appelé lévoglucosan, capable d'enregistrer les incendies passés dans les carottes de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) et sédiments lacustres. Alors que le projet arrive bientôt à sa fin, le professeur Barbante parle du processus et des principaux résultats de ses travaux.

Pourquoi avez-vous choisi d'axer vos recherches sur la reconstitution des feux ?

Le rôle des aérosols dans le système climatique est encore mal compris, et on en sait encore moins sur le rôle relatif de la combustion de biomasse.

Le feu affecte le système climatique en libérant du carbone qui, sinon, serait stocké dans la végétation (La végétation est l'ensemble des plantes (la flore) sauvages ou cultivées qui poussent sur une surface donnée de sol, ou dans un milieu aquatique. On parle...) ligneuse. Il contribue aux niveaux de plusieurs aérosols et gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper...) atmosphériques dans l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec...) et est une cause importante de leur variabilité au fil des ans. Il a également un impact sur le climat régional et mondial, par le biais d'émissions de gaz à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du système solaire) ou d'autres étoiles...), principalement le dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone (appelé parfois, de façon impropre « gaz carbonique ») est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène et dont la formule...) et le méthane.

La diminution de la couverture des forêts, qui a commencé autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco,...) de 7 000 à 5 000 ans avant le présent, peut être liée aux premières activités agricoles, y compris au défrichement des forêts par le feu, qui devrait laisser un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les...) quantifiable dans les proxies climatiques. Grâce à cette subvention (Une subvention est une aide financière, c’est-à-dire une somme d’argent, qui est allouée par une institution publique ou privée à une personne ou une organisation privée ou publique dans le cadre d'un...) avancée du CER, notre but est d'apporter un aperçu général de l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) entre le climat et les activités humaines, en particulier avec l'essor de l'agriculture, ainsi que le rôle des aérosols dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.).

Comment expliquez-vous que nous en sachions si peu sur l'influence passée des aérosols sur le changement climatique ?

Il est possible que les aérosols naturels et produits par l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère est appelé un...) aient modifié le système climatique mondial pour des milliers d'années, comme le suggère la comparaison entre les concentrations de gaz à effet de serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production agricole. Elle vise à soustraire aux éléments climatiques les cultures produites pour...) de la fin de l'Holocène à celles des précédentes périodes interglaciaires. Aujourd'hui, les activités humaines, y compris la combustion de carburants fossiles, modifient la composition de l'atmosphère et le système climatique mondial à une vitesse (On distingue :) supérieure à ce qui a jamais été enregistré au cours des temps géologiques.

Le problème est que, dans la plupart des archives climatiques et environnementales étudiées par les paléoclimatologues (par exemple, les anneaux de croissance des arbres et les enregistrements marins et terrestres), il est difficile d'identifier les fonctions de transfert qui relient de manière pertinente la concentration d'un marqueur spécifique présent dans l'enregistrement à son occurrence atmosphérique dans le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une...). Il est donc essentiel d'examiner la composition atmosphérique passée en utilisant des enregistrements paléoclimatiques et de proxies adaptés dont on connaît les relations de cause à effet.

Comment avez-vous fait pour vérifier l'hypothèse de M. Ruddiman ?

Son hypothèse est centrée sur l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) du fait que les niveaux de dioxyde de carbone et de méthane dans l'atmosphère étaient à leur minima autour de 7 000 à 5 000 ans avant nos jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par...), respectivement, avant d'augmenter lentement jusqu'à l'élévation soudaine d'émissions de gaz à effet de serre causée par la révolution industrielle. L'augmentation des émissions de méthane est attribuée à la combustion de biomasse et à la culture (La Culture est une civilisation pan-galactique inventée par Iain M. Banks au travers de ses romans et nouvelles de science-fiction. Décrite avec beaucoup de précision et de détail, La Culture peut...) du riz (Le riz est une céréale de la famille des Poacées ou Graminées, cultivée dans les régions tropicales, subtropicales et tempérées...) dans les régions tropicales. L'augmentation du dioxyde de carbone est plus difficile à attribuer à l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) humaine, mais M. Ruddiman soutient que la déforestation et la combustion de la biomasse peuvent constituer un facteur clé.

Les enregistrements de proxies effectués par le biais de carottes de glace et de sédiments lacustres apportent des données quantifiables sur les régimes de feu passés sur toutes les échelles spatiales et temporelles possibles. Notre objectif est de quantifier les changements temporels et spatiaux dans la combustion de biomasse de l'Holocène dans les enregistrements de carottes de glace et de sédiments lacustres de sept continents, qui correspondent aux lieux d'apparition des premières activités agricoles. Pour cela, nous avons développé une nouvelle technique permettant de mesurer un marqueur moléculaire de la combustion de la biomasse (lévoglucosan, 1,6-anhydro-ß-D-glucopyranose), présent partout dans le monde (Le mot monde peut désigner :), dans les carottes de glace et les sédiments lacustres. Nous avons complété ces analyses pyrochimiques par une preuve palynologique de l'impact des régimes de feu passés.

Quelles sont les principales conclusions du projet jusqu'à présent ?

Par exemple, des études récentes de la calotte glaciaire du Groenland (Le Groenland (prononcez /gʁɔɛn.lɑ̃d/, écrit Groënland dans la graphie française d'avant 1850, Grønland...) ont montré que les changements climatiques, y compris l'ensoleillement et la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux...) estivaux dans l'hémisphère Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.), ont un impact sur l'activité des feux en zone boréale sur des milliers d'années.

Les résultats de notre reconstitution des feux durant l'Holocène montrent un important pic d'activité des feux il y a 3000 à 2000 ans. Toutefois, les températures de l'hémisphère Nord notamment pendant la saison (La saison est une période de l'année qui observe une relative constance du climat et de la température. D'une durée d'environ trois mois (voir le tableau Solstice et...) des incendies d'été restent stables ou diminuent durant la période comprise entre 3000 et 2000 ans avant nos jours. Par conséquent, les principaux paramètres climatiques et changements environnementaux n'expliquent pas à eux seuls le fait que le flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le terme est employé dans les domaines suivants :) de lévoglucosan ait atteint le Groenland entre le milieu et la fin de l'Holocène.

Face à l'absence de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) climatique plausible de ce schéma, et au manque de preuve paléoclimatique d'un éventuel changement climatique mondial synchrone durant cette période, nous pensons que l'activité humaine associée à l'agriculture et au défrichement constitue l'explication la plus probable des tendances observées dans l'activité des feux pendant la fin de l'Holocène. Le fait que la déforestation étendue en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale...) il y a 2500 à 2000 ans corresponde au pic de feu décelé par le lévoglucosan au Groenland témoigne du fait que la présence de l'homme avait déjà un impact quantifiable sur l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux...) dès 4000 ans avant le présent.

Avez-vous réussi à différencier les incendies naturels et dus à l'homme ?

Il s'agit certainement de l'une des tâches les plus difficiles du projet de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le cadre...), et nous y travaillons encore. Les liens entre la combustion de biomasse et l'intensification de l'agriculture (et donc l'augmentation des émissions de gaz à effet de serre tels que dioxyde de carbone et méthane), et la prolongation du climat interglaciaire, ne sont valables que si les augmentations de combustion mesurées démontrent une relation quantifiable avec une élévation la température, telle qu'on peut la mesurer dans les carottes de glace. En outre, les carottes de sédiments lacustres contiennent des éléments palynologiques qui prouvent l'existence de feux d'origine humaine, avec un indice de pollen (Le pollen (du grec palè : farine ou poussière) constitue, chez les végétaux supérieurs, l'élément fécondant mâle de la fleur : ce sont de minuscules grains de...) anthropologique et des indicateurs de pollen de culture (La définition que donne l'UNESCO de la culture est la suivante [1] :) sur brûlis, et la présence d'espèces tolérantes au feu suggère des incendies fréquents et des changements dans l'influx de pollen arboricole.

De par leur nature multi-proxies, les carottes de glace et de sédiments lacustres constituent le matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de...) idéal (En mathématiques, un idéal est une structure algébrique définie dans un anneau. Les idéaux généralisent de façon...) pour étudier les liens entre les premières activités agricoles et le changement climatique puisque la température, les preuves palynologiques et le lévoglucosan sont mesurés simultanément et à la même profondeur dans la matrice environnante.

Quelles sont les activités prévues jusqu'à la fin du projet et après ?

Nos activités actuelles portent sur un aspect du projet qui n'était pas prévu initialement dans la mise en œuvre de la proposition. Nous proposons de nouveaux proxies moléculaires organiques pour reconstituer les évènements d'incendie liés à l'activité de l'homme. Des stérols fécaux et un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) d'hydrocarbures aromatiques polycycliques ont été individualisés et testés comme marqueurs moléculaires de la présence de l'homme et des feux, en complément du lévoglucosan que nous utilisons déjà. Ces proxies offrent un fort potentiel pour les reconstitutions paléoclimatiques et nous projetons de poursuivre cet axe de recherche. Cette subvention du CER a offert une excellente opportunité d'étudier un pan mal compris et souvent négligé du système climatique.

Pour plus d'information voir: projet EARLYHUMANIMPACT

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Source: CORDIS-Europa