Hiver volcanique - Définition

Introduction

Un hiver volcanique est une baisse de la température provoquée par des cendres volcaniques et des gouttelettes d'acide sulfurique, dues à une forte éruption volcanique, présentes dans l'atmosphère et réfléchissant les rayons du soleil. On parle aussi de « forçage volcanique » expression construite à partir de l'anglais volcanic forcing.

Mécanisme

Réduction du rayonnement solaire occasionnée par la présence d'aérosols volcaniques présents dans la stratosphère (mesures de l'observatoire de Mauna Loa)

Une éruption volcanique peut avoir de nombreux effets sur l'atmosphère et la météorologie. Il faut ici distinguer les effets troposphériques en général limités géographiquement et temporellement, des effets stratosphériques qui peuvent concerner le globe terrestre et durer des mois, seuls ces effets peuvent entraîner un « hiver volcanique ». Les matières - gaz et poussières - éjectées à haute altitude par les éruptions les plus puissantes se répartissent assez rapidement sur une grande surface terrestre, en raison des courants aériens. Certains des gaz volcaniques réagissent alors avec l'air et forment des aérosols perturbant la transmission du rayonnement solaire. C'est notamment le cas du dioxyde de souffre qui forme des gouttelettes d'acide sulfurique en réagissant avec l'eau de l'atmosphère. L'opacité de la haute atmosphère est accrue : moins de rayonnement solaire parvient au sol, dans le cas des éruptions les plus importantes le climat peut ainsi être refroidi sur de vastes zones. Toutefois ce refroidissement n'est pas le seul effet des aérosols : si à basse altitude la température baisse, dans la stratosphère les aérosols déclenchent au contraire, par effet de serre, une élévation des températures. Les aérosols volcaniques ont donc un effet dynamique sur le climat et agissent non seulement en refroidissant la basse atmosphère mais aussi en perturbant les courants de la haute atmosphère. Ces effets sont cependant limités dans le temps : les aérosols retombent en quelques mois. Les plus puissantes éruptions peuvent cependant occasionner la présence d'aérosols sur une durée de 1 à 3 ans. Une éruption volcanique agit donc sur le climat en fonction de la violence de l'éruption, de la composition des éjectats, mais aussi de la position du volcan. Un volcan situé dans la zone équatoriale disperse plus largement et plus rapidement ses aérosols dans l'atmosphère et a donc plus facilement un effet global sur l'atmosphère. Enfin l'effet de l'éruption dépend aussi de la date d'éruption dans l'année ainsi que de l'état du système climatique au moment de l'éruption (par exemple la vigueur de l'ENSO).

Cas d'anciens hivers volcaniques

Le lac Toba

Un terrible hiver volcanique s'est produit il y a environ entre 71 000 et 73 000 ans, après la super éruption ( super-volcan) du lac Toba sur l'île de Sumatra (île indonésienne située sur l'équateur). Dans les 6 années qui ont suivi, il y eut le plus fort dépôt de sulfure volcanique sur la Terre connu lors des 110 000 dernières années, causant une probable déforestation complète en Asie du Sud-Est et un refroidissement des océans de 3 à 3,5 °C. L'éruption provoqua également un âge glaciaire instantané sur la Terre, en accélérant une tendance glaciaire déjà amorcée ce qui a entraîné un effondrement de la population humaine et animale.

Combiné au fait que la plupart des différenciations humaines se produisirent à la même période, c'est un cas probable de goulot d'étranglement de population lié aux hivers volcaniques (voir la théorie de la catastrophe de Toba). En moyenne, ces hivers volcaniques interviennent sur la Terre tous les 50 000 ans.