Le CO2 en tant facteur principal dans la fin des glaciations
Similitudes entre les taux de CO2 atmosphérique et les cycles de glaciations
Carotte glaciaire à la sortie de la tige de forage permettant d'étudier l’évolution du climat (température et composition atmosphérique) des 740 000 dernières années.
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Il existe un large consensus entre les scientifiques sur le rapport étroit entre les taux de dioxyde de carbone et les variations de température, ainsi qu’entre la température et les alternances glaciaires. On en déduit donc une corrélation entre les cycles de CO2 et les cycles de glaciation-déglaciation.
A titre indicatif, la température d'aujoud'hui sans les gaz à effet de serre (essentiellement le CO2, le méthane CH4 et la vapeur d’eau) serait inférieure à -14°C. Le CO2 est notamment l’un des principaux facteurs du réchauffement climatique actuel. Cependant, une divergence de points de vue apparait au niveau de l’importance du rôle du CO2 dans le déclenchement des déglaciations. Certains scientifiques pensent que son rôle est primordial, et qu'il est capable à lui seul de déclencher une déglaciation. D'autres affirment que le rôle du CO2 et des autres gaz à effet de serre est secondaire : le CO2 ne pourrait pas déclencher à lui seul une glaciation ou une déglaciation mais pourrait jouer le rôle d’amplificateur ou de catalyseur, et il est alors généralement considéré comme la conséquence des variations de température et non l’inverse.
Sources du CO2 : la biomasse et les océans
On recense essentiellement trois sources de CO2 : le CO2 atmosphérique, le CO2 océanique, et la biomasse(végétaux, matière organique), sachant que la biomasse contient deux fois plus de CO2 que l'atmosphère et l’océan 50 fois plus. Beaucoup de climatologues et d’océanographes affirment que les océans qui contiennent les plus grands réservoirs de CO2 sont capables d’interagir avec l’atmosphère lors des alternances glaciaires et que c’est la libération de ce CO2 vers l’atmosphère qui augmente considérablement le taux de CO2 atmosphérique.
CO2 ou gaz à effet de serre : rôle du méthane.
Les controverses sur les gaz à effet de serre se réduisent généralement à des controverses sur le CO2. Ceci est dû au fait que les émissions de CO2, que ça soit par l’activité humaine ou dans les cycles naturels de glaciations-déglaciations sont beaucoup plus importantes que les taux d’émission du méthane (CH4). C'est pourquoi on parlera indifféremment dans la suite du CO2 et des gaz à effet de serre (GES).
Le CO2 en tant que facteur principal dans les glaciations et déglaciations.
“Les résultats de la modélisation pour les océans au cours des périodes glaciaires supportent l’hypothèse que les variations des taux de CO2 sont un facteur dominant dans les alternances glaciaires »
D. W. Lea (2004)
Les sources de CO2 comme la biomasse (forêts, plantes…) échangent du CO2 avec l’atmosphère. Cependant, ces échanges ne sont pas fortement cycliques et n’ont pas de rapport avec d’autres phénomènes naturels qui se produisent à l’échelle géologique. La biomasse ne semble donc pas réellement impliquée dans les grands bouleversements climatiques. Les couches supérieures des océans échangent elles aussi du CO2 (Les océans contiennent du carbone, sous forme de C14 en majorité) mais d’une manière permanente. Cependant, les couches profondes de l’océan contiennent de grandes quantités de CO2 (réservoirs ou pièges de CO2) qui normalement ne réagissent pas avec l’atmosphère. Lors des déglaciations, la glace fond (principalement celle des deux pôles), donnant de la chaleur aux océans. L'équilibre de température et salinité des océans est alors rompu, ce qui entraîne un important phénomène de convection faisant remonter le carbone emmagasiné dans les couches les plus basses de l’océan vers la surface ou il se libère sous forme de CO2.
Le CO2 ainsi dégagé de l’océan vient s’ajouter au CO2 initialement présent et augmente par effet de serre la température terrestre, ce qui accélère encore la déglaciation.
Le processus inverse de glaciation peut commencer quand des interactions complexes entre océan, érosion, organismes ainsi que la capacité d’absorption des océans engendrent une diminution des taux de CO2 dans l’atmosphère, ce qui induit à son tour une diminution des degrés de la température et le début d’une nouvelle glaciation.
Les débats se concentrent parfois sur des glaciations particulières ou des cycles particuliers. C’est dans ce contexte que William Ruddiman, climatologue de l’université de Virginie affirme que le CO2 peut déclencher des déglaciations dans les cycles de Milankovitch de 23 000 ans. Cependant, c’est l’énergie solaire qui commande les cycles plus étalés de 41 000 ans et 100 000 ans et le CO2 joue le rôle d’une amplification non linéaire importante qui accélère les déglaciations.
Cependant, même en considérant que le CO2 ne peut à lui seul déclencher une déglaciation, un grand nombre de scientifiques insistent sur son rôle primordial en tant qu'amplificateur. C’est pour cela que notre controverse s’est déclenchée à la suite de la pulication de l’article de Martinson et Pittman en 2006 : il ne fait pas référence au rôle du CO2 (Voir rubrique Article de Martinson et Pittman)
A titre d’exemple, Kenji Kawamura, professeur à Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego, affirme que la rétroaction du CO2 compte pour plus de 30% du réchauffement au moment des déglaciations.
Weaver et al. (1998) a réussi à expliquer certaines failles de la théorie de Milankovic qui n’explique pas toujours la brutalité et la rapidité des phénomènes de glaciations et de déglaciations en utilisant une modélisation où les taux de CO2 jouent le rôle principal (en tant que facteur terrestre qui s’ajoute aux autres facteurs astronomiques de Milankovic)
Des études récentes, menées par l’équipe de Toby Tyrrell, chercheur à l’université de Southampton au Royaume-Uni, ont révélé que des taux élevés de CO2 inhibent une glaciation, même avec la présence des autres facteurs astronomiques. Ce résultat est une des causes d’une controverse proche de la nôtre sur la date du prochain âge de glace et le rôle du CO2 émis par l’activité humaine.
Est-ce que les taux de CO2 dans l’atmosphère actuellement peuvent déclencher un nouvel âge de glace ? Interférence entre la controverse sur le réchauffement climatique et la fin brutale des glaciations.
La controverse sur l’imminence d’un nouvel âge de glace a commencé il y a plus d’une trentaine d’années avec l’article central de Kukla, G.J. and R.K. Matthews (1972), When will the present interglacial end? Science, 178, 190–191.
Ce débat a été ensuite alimenté par la controverse sur le réchauffement climatique et sur l’effet des gaz à effet de serre émis par l’activité humaine.
Selon la théorie de Milankovitch, le prochain âge de glace sera dans des dizaines de milliers d’années. Cependant, étant donnés les taux importants de CO2 atmosphérique actuel engendrés par l’activité humaine, il se peut que le CO2 puisse empêcher la prochaine glaciation. Ains, Dr Toby Tyrrell, chercheur à l’Université Southampton's School of Ocean and Earth Science at the National Oceanography Centre, Southampton, affirme que le prochain âge de glace va être retardé d’environ un demi-million d’années.
Au contraire, d'autres chercheurs comme Chronis Tzedakis, chercheur à l’université de Leeds, affirment que les taux actuels de CO2 pourraient au contraire déstabiliser l’équilibre du climat, dont les mécanismes de transition restent extrêmement complexes, et inaugurer un nouvel âge de glace plus tôt que prévu...
Suite du parcours :