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Posté par Michel le Jeudi 15/05/2008 à 00:00
Une premiere: l'évolution des gaz à effet de serre sur 800 000 ans
Pour prédire l'évolution future des gaz à effet de serre, retracer leur évolution passée, de plus en plus loin dans le temps, est un enjeu majeur. C'est en analysant de la glace antarctique extraite dans le cadre du forage glaciaire EPICA (1), que les chercheurs français du LGGE-OSUG (2) et du LSCE-IPSL (3), épaulés par plusieurs partenaires internationaux (4), sont parvenus à repousser ces limites temporelles.

Ils ont pour la première fois reconstitué sur 800 000 ans l'évolution des teneurs en 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 brute...) et 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 est produit par des organismes vivants. Il est...), les deux principaux 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...) 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...) après la vapeur () d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.). Avec cet enregistrement, les scientifiques disposent de 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.) de référence grâce auxquelles ils espèrent mieux prévoir le climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps...) à venir de notre 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...). Ces résultats font l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une...) de deux articles dans la revue Nature du 15 mai 2008.


Evolution au cours des derniers 800 000 ans des deux gaz à effet de serre de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :)
les plus importants après la vapeur d'eau: le dioxyde 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.) (courbe bleue)
et le méthane (courbe verte)

En l'absence de gaz à effet de serre (vapeur d'eau, dioxyde de carbone, méthane...), 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 sensations de froid...) moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des...) 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...) 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...) atteindrait à peine -18°C. Dans ces conditions, toute vie (La vie est le nom donné :) parait impossible. Aujourd'hui, la concentration de ces gaz dans l'atmosphère a considérablement augmenté du fait des activités humaines (combustion des énergies fossiles, développement de l'agriculture). Etudier leur évolution passée permet de mieux comprendre leurs interactions avec le climat terrestre. Une telle étude est possible à partir des carottes de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) qui constituent les seules archives disponibles à ce jour (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 rapport à minuit...) pour reconstruire avec précision les teneurs passées en gaz à effet de serre.

Dans le cadre du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) EPICA, une carotte (La carotte (Daucus carota) est une plante bisannuelle de la famille des apiacées (anciennement ombellifères), largement cultivée pour sa racine pivotante...) de glace forée en Antarctique (L'Antarctique (prononcé [ɑ̃.taʁk.tik] Écouter) est le continent le plus méridional de la Terre. Situé au pôle Sud, il est...), à proximité de la base franco-italienne Concordia (Dôme C), a atteint en décembre 2004 une profondeur de 3 270 mètres, s'arrêtant à quelques mètres au-dessus du socle rocheux. A ce niveau se situe une glace "âgée" de 800 000 ans, soit 8 cycles climatiques glaciaire-interglaciaires. Il s'agit de la glace la plus ancienne jamais extraite à ce jour. L'analyse des bulles de gaz piégées dans cette glace a ainsi permis d'étendre les enregistrements de la composition de l'atmosphère en dioxyde de carbone (CO2) et méthane (CH4) jusqu'à 800 000 ans (le précédent enregistrement n'avait atteint "que" 650 000 ans). A la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet)...) de ces nouvelles mesures, les chercheurs disposent, pour la première fois, de courbes de référence des teneurs en CO2 et CH4 témoignant de l'évolution de ces gaz sur cette période très ancienne. Une véritable aubaine pour les scientifiques qui tentent de comprendre les corrélations entre les changements climatiques terrestres et le cycle du carbone. Ces résultats laissent espérer une meilleure prédiction de l'évolution future des gaz à effet de serre, et a fortiori, du climat de la Terre.

Ce travail a déjà permis des avancées fondamentales sur plusieurs points. Il confirme, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en l'étendant, l'étroite corrélation observée entre les températures enregistrées en Antarctique 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 échelle des temps...) et les teneurs atmosphériques en CO2 et CH4. Autre observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le...) capitale (Une capitale (du latin caput, capitis, tête) est une ville où siègent les pouvoirs, ou une ville ayant une prééminence dans un domaine social, culturel, économique ou sportif, dans ce cas on parle aussi de...): jamais, sur les derniers 800 000 ans, n'ont été relevées des teneurs en gaz à effet de serre aussi élevées qu'aujourd'hui (les valeurs actuelles dépassent 380 ppmv (5) pour le CO2 et 1 800 ppbv (6) pour le CH4). La courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du plan, de l'espace usuels. Par exemple, les droites, les segments, les lignes polygonales et les...) du CO2 révèle d'ailleurs les concentrations les plus basses jamais enregistrées, de 172 ppmv il y a 667 000 ans De plus, les chercheurs ont mis en évidence une modulation (variations plus ou moins élevées) des teneurs moyennes en CO2 atmosphérique sur une échelle de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) relativement longue, c'est-à-dire de plusieurs centaines de milliers d'années. Ce phénomène inédit pourrait résulter de l'intensité plus ou moins importante de l'érosion continentale qui affecte le cycle du carbone sur de grandes échelles de temps.

Concernant l'enregistrement remarquablement détaillé du méthane atmosphérique, les chercheurs constatent une augmentation de la périodicité de la composante dite "de précession (La précession est le nom donné au changement graduel d'orientation de l'axe de rotation d'un objet ou, de façon plus générale, d'un vecteur sous l'action de l'environnement, par exemple, dans le cas de l'axe de rotation...)" (7) au cours du temps. Bien corrélé aux intensités de la mousson (La mousson est le nom d'un système de vents périodiques des régions tropicales, actif particulièrement dans l'océan Indien et l'Asie du Sud. Le mot mousson provient (par le...) relevées en Asie (L'Asie est un des cinq continents ou une partie des supercontinents Eurasie ou Afro-Eurasie de la Terre. Il est le plus grand continent (8,6 % de la...) du Sud-est (Le sud-est est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux sud et est. Le sud-est est opposé au nord-ouest.) à travers les millénaires, ce signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par les hommes pour...) reflète sans doute une intensification des moussons en régions tropicales sur les 800 000 dernières années. Enfin, la courbe du méthane révèle des fluctuations rapides à l'échelle millénaire (Un millénaire est une période de mille années, c'est-à-dire de dix siècles.), récurrentes au cours de chaque glaciation (Une glaciation ou période glaciaire est à la fois une phase paléoclimatique froide et une période géologique de la Terre durant laquelle une part importante des continents est englacée.). L'empreinte de tels événements s'observe aussi dans le signal CO2 daté de 770 000 ans, lorsque la Terre entrait (L'entrait (ou tirant) - terme de charpente - est un élément de la ferme. C'est une pièce de bois horizontale servant à réunir les arbalétriers, et qui est posée aux...) de nouveau en glaciation à la suite de l'inversion magnétique terrestre survenue il y a 780 000 ans. Cette variabilité climatique rapide serait liée aux fluctuations du courant thermohalin (circulation à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et...) des masses d'eau qui participe à la redistribution de la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) sur Terre). Reste à expliquer pourquoi elle se manifeste dès le début des glaciations...


Notes:

(1) Coordonné par la Fondation européenne pour la science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient...) (ESF) et la communauté européenne, le projet EPICA ou "European Project for Ice Coring in Antarctica" a obtenu le soutien financier de l'Union européenne et des 10 pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de...) européens participants au forage (Belgique, Danemark, France, Allemagne, Italie, Pays-Bas, Norvège, Suède, Suisse et Royaume-Uni). Les chercheurs français sont notamment soutenus par l'Agence nationale de la 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...) (ANR), l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un...) national des sciences de l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) (INSU-CNRS) et le CEA. La logistique (La logistique est l'activité qui a pour objet de gérer les flux physiques d'une organisation, mettant ainsi à disposition des ressources correspondant aux besoins, aux conditions économiques et pour une qualité de...) sur le terrain à Dôme () C a été assurée par l'Institut polaire français Paul-Emile Victor (IPEV), en partenariat avec le Programme national italien de recherche antarctique. EPICA a reçu le Prix Descartes pour la recherche en mars 2008.
(2) Laboratoire de glaciologie et géophysique de 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 écologiques...), CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) Joseph Fourier
(3) Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement, CNRS / CEA / Université Versailles Saint Quentin
(4) l'Institut de Physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la...) et le Centre Oeschger sur la recherche climatique de l'Université de Berne (Suisse), entre autres.

(5) Cela signifie que parmi 1 million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un (1 000 001). Il vaut un millier...) de molécules 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 l'altitude, il est nécessaire de...), 172 seront des molécules de CO2. Un ppmv = une partie par million en volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.).

(6) Cela signifie que parmi 1 milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999 999) et précède un...) de molécules dans l'air, 1800 seront des molécules de CH4. Un ppbv = une partie par milliard en volume.

(7) La précession est le nom donné au changement graduel d'orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil à l'équinoxe) et des points cardinaux (nord de la boussole) ;) de l'axe de rotation d'un objet ou, de façon plus générale, d'un vecteur (En mathématiques, un vecteur est un élément d'un espace vectoriel, ce qui permet d'effectuer des opérations d'addition et de multiplication par un scalaire. Un n-uplet peut constituer un...) sous l'action de l'environnement. Prenons le cas de la Terre: on peut considérer que l'axe des pôles "précesse" du fait des interactions gravitationnelles avec le Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et...).


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Source: CNRS / INSU
Illustration: © Université de Berne. LGGE
 
Lundi 23 Octobre 2017 à 12:00:17 - Physique - 0 commentaire
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