Le rôle essentiel des volcans dans le refroidissement de la Terre au début du XIXe siècle
Publié par Michel le 18/11/2009 à 00:00
Source: CNRS /INSU
Illustration: © Joël Savarino, CNRS/LGGE
En appliquant une nouvelle technique analytique très originale sur les retombées de sulfate d'origine volcanique dans les précipitations de neige en Antarctique et au Groenland, une équipe franco-américaine vient de démontrer que les basses températures de la décennie (Une décennie est égale à dix ans. Le terme dérive des mots latins de decem « dix » et annus « année.) la plus froide des derniers 500 ans (1810-1819) résultaient de la succession, à quelques années d'intervalle, de deux éruptions volcaniques majeures, dont l'une n'avait encore jamais été considérée dans les reconstructions climatiques. Ces travaux sont publiés dans la revue Geophysical Research Letters dont ils bénéficient des "Editor's highlights".

Indépendamment du forçage à long terme des 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...) 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...) d'origine humaine, 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 et de...) moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient...) 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...) peut fluctuer largement aux échelles de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de quelques années. Divers mécanismes peuvent être à l'origine de telles fluctuations: variations de l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) solaire, circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) océanique et événements de type El Nino ou La Nina dans l'océan Pacifique (L'océan Pacifique, qui s'étend sur une surface de 180 000 000 km², est l'océan le plus vaste du globe terrestre. Il comprend entièrement l'Océanie et quelques autres îles et archipels qui traditionnellement font...), éruptions volcaniques...
La Terre a ainsi connu des températures relativement froides durant la décennie 1810-1819, au point (Graphie) que cette décennie figure comme la plus froide des 500 dernières années selon les mesures instrumentales des derniers 150 ans et les reconstructions paléoclimatiques.

Une partie de ce refroidissement a été attribué à l'énorme 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 tels que les cendres. Ce magma provient de la...) Tambora 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 îles, il...), en 1815. De telles éruptions cataclysmiques refroidissent en effet 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, c'est-à-dire...) car elles déversent d'importantes quantités de poussières et surtout 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 dans l'atmosphère sont stratifiées, c'est-à-dire que les couches les plus...) (au-dessus de 15 km d'altitude). Alors que les poussières sont rapidement éliminées du fait de leur masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre...), à ces altitudes le dioxyde de soufre gazeux se transforme en gouttelettes d'acide sulfurique (L'acide sulfurique (anciennement appelé huile de vitriol ou vitriol) est un composé chimique corrosif de formule H2SO4.) qui agissent comme un véritable parasol en réfléchissant 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) à 780nm...) solaire, i.e. en réduisant l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) reçue au sol.

Cependant, si ce mécanisme permettait de justifier le coup de froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) entre 1815 et 1819 par l'éruption du Tambora, il restait à expliquer le refroidissement terrestre observé à partir de 1810.


Station de recherche Summit, située au sommet de la calotte polaire du Groenland (Le Groenland (prononcez /gʁɔɛn.lɑ̃d/, écrit Groënland dans la graphie française d'avant 1850, Grønland en danois (« terre verte »), Kalaallit Nunaat en groenlandais)...)
d'où a été extraite l'une des carottes de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) analysées

Afin d'étudier cette question, une équipe franco-américaine a mis au point une méthode d'analyse très originale des carottes de glace, qu'elle a appliquée aux strates datant du début du XIXe 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 génération humaine et faisait 33 ans 4 mois (d'où peut être l'âge du...) de carottes forées au Groenland et en Antarctique (L'Antarctique (prononcé [ɑ̃.taʁk.tik] Écouter) est le continent le plus méridional de la Terre. Situé au pôle...).

Après avoir prélevé les quelques millionièmes de gramme (Le gramme est une unité de masse du Système international (l'unité de base est le kilogramme) et du système CGS. L'abréviation du gramme est g.) de sulfate présents dans ces strates, les chercheurs ont réalisé une véritable microchirurgie moléculaire consistant à déterminer les proportions des quatre isotopes stables du soufre constituant le sulfate (soufre 32, 33, 34 et 36). Au sein des couches de glace datant de 1809-1810, ils ont observé une anomalie particulière dans les rapports de concentration entre ces isotopes. Or cette forme d'anomalie isotopique sur le soufre du sulfate ne peut résulter que de réactions chimiques se produisant au sein de la stratosphère après une éruption volcanique. Ils ont ainsi pu démontrer qu'une éruption volcanique cataclysmique, inconnue 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...), s'est produite au début de 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.) 1809, probablement au niveau des Tropiques, et qu'elle a affecté 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 météorologie qui...) de manière globale.

Ces résultats confortent le rôle important joué par l'activité volcanique explosive dans la modulation du climat terrestre aux échelles de temps de quelques années. Étendues à des périodes de temps plus longues, ces mesures très innovantes vont permettre une nouvelle évaluation du forçage climatique dû aux volcans, notamment au cours du dernier millénaire (Un millénaire est une période de mille années, c'est-à-dire de dix siècles.), une information particulièrement importante comme donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction, d'un événement, etc.) d'entrée des modèles climatiques, ceux-ci étant habituellement testés sur cette époque reculée.

Ces travaux ont bénéficié du soutien 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...) et financier de la National Science Foundation américaine et de 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...) Polaire Français Paul-Emile Victor (IPEV), ainsi que d'un soutien de l'INSU au travers de son programme LEFE.
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