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Posté par Adrien le Mardi 01/09/2015 à 12:00
Quantifier l'impact des éruptions volcaniques sur le climat
Les grandes éruptions volcaniques éjectent dans la stratosphère des quantités considérables de soufre qui, après conversion en aérosols, bloquent une partie du rayonnement solaire et tendent à refroidir la surface de la Terre pendant quelques années. Une équipe internationale de chercheurs vient de mettre au point (Graphie) une méthode, présentée dans la revue Nature Geoscience, pour mesurer et simuler avec précision le refroidissement induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer en électricité (générateur) ou en force (moteur).).


Panache plinien de l'éruption du Sarychev (Russie) le 12 juin 2009. @ NASA
L'éruption du volcan (Un volcan est un relief terrestre, sous-marin ou extra-terrestre formé par l'éjection et l'empilement de matériaux issus de la montée d'un magma sous forme de lave et de tephras...) Pinatubo, survenue en juin 1991 et considérée comme la plus importante du XXe siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une...), a injecté 20 millions de tonnes de dioxyde de soufre (Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de numéro atomique 16.) dans la stratosphère (La stratosphère est la seconde couche de l'atmosphère terrestre, se situant au-dessus de la troposphère et sous la mésosphère. Les températures atteintes...) et provoqué un refroidissement global moyen de 0,4°C.

Pour quantifier le refroidissement temporaire induit par les grandes éruptions de magnitude supérieure à celle du Mont Pinatubo survenues ces 1 500 dernières années, les scientifiques ont généralement recours à deux approches: la dendroclimatologie, basée sur l'analyse des cernes de croissance des arbres, et la simulation numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une information...) en réponse à l'effet des particules volcaniques. Mais jusqu'à maintenant ces deux approches fournissaient des résultats assez contradictoires, ce qui ne permettait pas de déterminer avec précision l'impact des grandes éruptions volcaniques 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...). Les refroidissements simulés par les modèles de climat étaient en effet deux à quatre fois plus importants et duraient plus longtemps que ce que les reconstitutions dendroclimatiques établissaient. Les écarts entre ces deux approches ont même conduit certains géophysiciens à douter de la capacité des cernes de croissance d'arbres à enregistrer les impacts climatiques des grandes éruptions volcaniques passées et à remettre en cause la capacité des modèles à les simuler fidèlement.

Réconcilier les deux approches

Aujourd'hui, des 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...) de Genève (UNIGE), de l'IRD), du 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).), du CEA, de l'Université de Berne, de l'Université de Western Ontario et de Université de Cambridge sont parvenus à réconcilier les deux approches et à proposer une méthode capable d'estimer avec précision les effets que pourraient avoir les futures éruptions de forte magnitude sur le climat, pour ensuite mieux anticiper leurs impacts sur nos sociétés.

Dans cette équipe pluridisciplinaire, les dendrochronologues ont réalisé une nouvelle reconstitution des températures estivales de l'hémisphère nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) pour les 1 500 dernières années. Ils ont analysé la largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En...) mais surtout la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à...) de cernes d'arbres, qui est très sensible aux variations de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est...) et qui avait été négligée par 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...).

Les 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.) ont été récoltées à travers tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) l'hémisphère nord, de la Scandinavie (La Scandinavie est une région située dans le Nord de l'Europe. Elle comprend, au sens le plus strict, la Norvège et la Suède, qui se partagent la péninsule de Scandinavie. Au sens le plus...) à la Sibérie, en passant par le Québec, l'Alaska, les Alpes et les Pyrénées. Toutes les éruptions majeures ont ainsi été clairement détectées dans cette reconstitution. Les résultats ont montré que l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) qui suit une grande éruption est caractérisée par un refroidissement plus prononcé que celui observé dans les reconstitutions précédentes. Ces refroidissements ne semblent toutefois pas persister plus de trois ans à l'échelle hémisphérique.

Les physiciens du climat ont, quant à eux, calculé le refroidissement engendré par les deux plus grandes éruptions du dernier millénaire (Un millénaire est une période de mille années, c'est-à-dire de dix siècles.), les éruptions du Samalas et du Tambora, toutes deux survenues en Indonésie (L'Indonésie, officiellement la République d'Indonésie (en indonésien Republik Indonesia), est un pays transcontinental d'Asie du Sud-Est et d'Océanie. Avec plus de 17 500...) en 1257 et 1815 respectivement, à l'aide d'un modèle climatique sophistiqué. Ce modèle prend en compte la localisation des volcans, 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 Équinoxe ci-dessous), la saison joue un rôle...) de l'éruption et la hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) d'injection (Le mot injection peut avoir plusieurs significations :) du dioxyde de soufre et intègre un module microphysique capable de simuler le cycle de vie (La vie est le nom donné :) des aérosols volcaniques depuis leur formation, suite à l'oxydation du dioxyde de soufre, jusqu'à leur sédimentation et élimination de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :). "Cette approche inhabituelle permet de simuler de façon réaliste la taille des particules d'aérosols volcaniques et leur espérance de vie (L'espérance de vie est une donnée statistique. Elle est censée permettre de connaître la durée de vie moyenne qu'on peut espérer atteindre à un...) dans l'atmosphère, ce qui conditionne directement l'ampleur et la persistance ( Persistance (statistiques) Persistance (informatique) en peinture : La Persistance de la mémoire (1931) en médecine : la...) du refroidissement provoqué par l'éruption", explique Markus Stoffel, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de...) à l'UNIGE. Ces nouvelles simulations montrent que les perturbations des échanges de rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.), dues à l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) volcanique, étaient largement surestimées dans les simulations précédentes, utilisées dans le dernier rapport du GIEC (Groupe intergouvernemental d'experts sur l'évolution du climat).

Pour la première fois, les résultats produits par les reconstitutions et les modèles climatiques convergent ( en astronautique, convergent en mathématiques, suite convergente série convergente ) quant à l'intensité du refroidissement et démontrent que les éruptions de Tambora et du Samalas ont induit, à l'échelle de l'hémisphère nord, un refroidissement moyen oscillant entre 0,8 et 1,3°C pendant les étés 1258 et 1816. Les deux approches s'accordent également sur la persistance moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun...) de ce refroidissement évaluée à deux-trois ans. Ces résultats ouvrent la voie à une meilleure évaluation du rôle du volcanisme dans l'évolution du climat.

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Source: CNRS-INSU
 
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