Évolution climatique durant Évolution des civilisations l...

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Speich Daniault UBO Climat 7_33

ÉÉvolution climatique durant volution climatique durant ll’’HolocHolocèène (~ 15 000 ans)ne (~ 15 000 ans)

10 - 1500080006000500040002500Présent

Dryasantérieur

Optimumde

l ’HolocènePériode

deLöbben

OptimumMédiéval

PetitAge

Glaciaire


ÉÉvolution des civilisations volution des civilisations pendant lpendant l’’HolocHolocèènene

Agriculture sédentaireau Moyen Orient

Age de Bronze

Colonisation du Groenland par les vikingsRévolution française

Ere industrielle

Néolithique

-15,

000

-6,0

00Pr

esen

t

Chasse et culturesau Sahara

5 millionsPopulation m

ondiale

50 millions

250 millions

6 milliards

S. Speich UBO Climat 9_35

Variations de la température de surface terrestre pendant le dernier millénaire

Hémisphère Nord(différentes couleurs = différentes estimations par proxies)

Période chaude

médiévale

Petit age glacier

Période chaude

médiévale

Petit age glacier


Climat du dernier millClimat du dernier milléénaire: naire: ll’’optimum climatique optimum climatique

mméédidiéévalval• Cet optimum climatique s’est produit aux alentours des années 1000

- 1300)• Il a vraisemblablement touché l'ensemble du globe, mais sans être

une période chaude uniforme, ni synchrone, ni continue, même dans la seule hémisphère Nord

• Il semble plutôt qu'il y ait eu, avant 1400, diverses périodes relativement chaudes, surtout par rapport aux siècles suivants

• Dans certaines régions, entre 900 et 1200 (Nord de la Scandinavie), d'autres entre 1200 - 1300 (sud du Groenland, ouest des USA)

• Pour l'hémisphère Sud, les données sont trop insuffisantes

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Climat du dernier millClimat du dernier milléénaire:naire:le Petit âge glaciairele Petit âge glaciaire

• Le Petit âge glaciaire a sévi entre 1350-1600, pour se terminer vers 1850

• Il a fait relativement froid dans l'ensemble de l'hémisphère Nord entre 1600 et 1850 (la période dite du “Minimum de Maunder”), dans certaines régions déjà plus tôt (avant 1400 en Chine).

• Le Petit âge glaciaire n’a pas touché la planète de manière uniforme• Certaines régions ont connu des épisodes relativement chauds,

entre autres au 18e siècle, surtout en été• Dans l'hémisphère Sud, les 16e et 17e siècles et le début du 20e

siècle ont été les plus froids


Pourquoi le climat du Pourquoi le climat du terrestre pourraitterrestre pourrait--il varier ?il varier ?

Les causes possibles :Les causes possibles :•• ForForççages naturelsages naturels

–– Cycles de MilankovitchCycles de Milankovitch–– VolcanismeVolcanisme–– Cycles solairesCycles solaires–– Circulations ocCirculations océéaniqueanique

•• ForForççages anthropogages anthropogèènesnes–– LL’’effet de serreeffet de serre


Causes des grandes glaciations: les Causes des grandes glaciations: les cycles de Milankovitchcycles de Milankovitch

• La cause la plus probable, qui explique une certaine cyclicité dans les périodes glaciaires et interglaciaires, réside dans les changements des paramètres astronomiques de la Terre– Changements de l’orbite autour du soleil– Précession astronomique– Changements de l’écliptique


Les travaux du mathématicien serbe MilutinMilutin Milankovitch (1941)Milankovitch (1941) confirmés par l’astronome belge André Berger, le paléoclimatologue américain John Imbrie et le mathématicien J.Laskar mettent en évidence que la variation de la position de la Terre sur son orbite induit des variations climatiques majeures :

1) la variation d'excentricit1) la variation d'excentricitéé :: selon une périodicité de l'ordre de 100 000 ans, l'ellipse formée par l'orbite terrestre s'excentre d'environ 18 millions de km, ce qui modifie la distance de la Terre au soleil. De nos jours, l’excentricité de l’orbite terrestre fait que la Terre se trouve plus près du Soleil en décembre qu’en juillet.

les cycles de Milankovitchles cycles de Milankovitch

Excentricité nulle

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2) variation de l'obliquit2) variation de l'obliquitéé de l'axe des pôles :de l'axe des pôles : actuellement, l'axe des pôles forme un angle de 23°27' avec la perpendiculaire. Cet angle varie de 22 à 24.5° tous les 41 000 ans environ.Lorsque l’inclinaison de l’axe de la Terre est maximale, les rayons du soleil peinent à atteindre les hautes latitudes en hiver et inversement en été : les étés sont chauds et les hivers rigoureux, "ce qui correspond aux climats interglaciaires avec peu de glaces aux hautes latitudes sur les continents. Inversement, une diminution d’inclinaison correspond à des étés moins chauds et àdes hivers moins froids, configuration qui cependant permet le développement des calottes glaciaires continentales." (J-C. Duplessy, directeur de recherche au CNRS, 2003).



3) la pr3) la préécession des cession des ééquinoxes : quinoxes : l'axe des pôles décrit un cône autour de la perpendiculaire au plan de l'écliptique selon un cycle principal de 23 000 ans et un cycle mineur de 19 000 ans.Ainsi, le moment où le pôle Nord pointe vers le Soleil ne correspond pas toujours à la même position de la Terre sur son orbite. Il y a 11 000 ans, la Terre était au périhélie au solstice d'étéd'où des glaciations en hiver car la Terre se retrouvait en aphélie (donc au plus loin du soleil).


D'un côté, cela va influer sur l'indication du Pôle Nord céleste (quelle étoile nous indique le nord). D'un autre côté, cela influe sur ce que l'on appelle la précession des équinoxes

Speich Daniault UBO Climat 7_43 Speich Daniault UBO Climat 7_44

les cycles de les cycles de MilankovitchMilankovitch

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Modifications de lModifications de l’é’énergie solaire nergie solaire dans les cycles de Milankovitchdans les cycles de Milankovitch

Excentricité

PrécessionObliquité

100 000 ans

Combinaison destrois cycles

+5%

-5%


Fluctuations de lFluctuations de l’é’énergie solairenergie solaire• Ces changements des paramètres

orbitaux ont des périodicités de 23 000, 40 000 et 100 000 ans environ (respectivement pour la précession des équinoxes, la variation de l’obliquité de l’axe des pôles et la variation d’excentricité)

• Ils s’accompagnent de fluctuations de l’énergie solaire interceptée par la Terre

• Des conditions de températures propices à la formation de glaciers sont ainsi réunies


Modifications de lModifications de l’é’énergie solaire dans nergie solaire dans les cycles de Milankovitchles cycles de Milankovitch



100000ans

5


Modifications de Modifications de ll’é’énergie solaire nergie solaire dans les cycles dans les cycles de Milankovitchde Milankovitch



Speich Daniault UBO Climat 7_51ééruption du Mont Pinatubo (Philippines, 1991)ruption du Mont Pinatubo (Philippines, 1991)

VolcanismeVolcanisme

• Une grande éruption volcanique (Pinatubo, Mt. St. Helens, Et El Chichon) injecte des millions de tonnes de poussières et d’aérosols aqueux trop fins dans l’atmosphère

• Celles-ci font partiellement écran à l’énergie solaire pendant quelques années, refroidissant l’atmosphère (0,1 - 0,4 °C)

• La composition chimique de l’air peut être modifiée en ce qui concerne certains gaz tels que le dioxyde de carbone ou le méthane


Concentrations Concentrations dd ’’aaéérosols avant rosols avant

ll ’é’éruptionruption

Concentrations Concentrations dd ’’aaéérosols 1 mois rosols 1 mois apraprèès ls l ’é’éruptionruption

Concentrations Concentrations dd ’’aaéérosols 18 mois rosols 18 mois apraprèès ls l ’é’éruptionruption

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PoussiPoussièères res àà haute altitude haute altitude vue par la navette spatialevue par la navette spatiale

Effets radiatifs du Effets radiatifs du Pinatubo en fonction du Pinatubo en fonction du

tempstemps

8685 87 88 9089 91 92 93 94

0

-2-4

2

4

Ano

malie

[W/m

2 ]

Solaire

Net

Les Aérosols empêchent le rayonnement solaire de pénétrer dans l’atmosphère et réchauffer notre planète


Perturbations de flux dPerturbations de flux d’é’énergie nergie solaire par les taches solairessolaire par les taches solaires

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• Les taches représentent des zones de températures plus basses que la température moyenne de la surface, mais aussi de magnétisme beaucoup plus fort

• 2'500 fois plus intense que le champ magnétique terrestre

• Plus le nombre de taches est élevé, plus l’irradiance solaire est importante

• Cycles de l'activité des taches: 11, 22 et 240 ans

• Différences de l’intensité énergétique solaire: +/-0,1%

L'énergie qui nous vient du soleil fluctue légèrement en fonction du nombre de tâches solaires présentes sur le soleil. Les taches solaires sont des régions plus sombres et moins chaudes du Soleil (4 200 K au lieu de 5 800 K). Elles sont souvent le lieu d’explosions gigantesques appelées éruptions solaires. L’intensité de l’activité solaire y est donc liée


Variations de lVariations de l’’intensitintensitéé de lde l’’activitactivitéé solaire solaire le cycle des taches solairesle cycle des taches solaires

Bien que les tâches soient plus sombres, leur pourtour est plus lumineux et, dans l’ensemble, plus les tâches solaires sont intenses, plus l’activité magnétique et thermique de notre étoile est intense.

http://www.climat-sceptique.com/article-2684308.html

Une première reconstruction de l’activité solaire du dernier millénaire a été publiée par Ilya Usoskin et al. en 2003, à l’aide du 10Be (graphique ci-dessous extrait de Usoskin 2003). Les auteurs soulignent dans ce papier que « la période de forte activité solaire des 60 dernières années est unique à travers les 1150 années étudiées ».


Solaire

Volcans

Solaire+humain

Climat et activitClimat et activitéé solairesolaire

1600 1700 1800 1900 2000

-0.2

+0.0

-0.4

-0.61364

1368

1367

1365

1369

1366

Irradiance solaire[W/m2]

PaléoclimatologieActivité solaireMesures directes

+0.2

Anomalies de T [°C]

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Pourquoi le climat du Pourquoi le climat du terrestre pourraitterrestre pourrait--il varier ?il varier ?

Les causes possibles :Les causes possibles :•• ForForççages naturelsages naturels

–– Cycles de MilankovitchCycles de Milankovitch–– VolcanismeVolcanisme–– Cycles solairesCycles solaires–– Circulations ocCirculations océéaniqueanique

•• ForForççages anthropogages anthropogèènesnes–– LL’’effet de serreeffet de serre


Courants océaniquesCourants océaniques• Le système océanique fonctionne comme l’un des

plus importants modulateurs du climat• Des perturbations des courants océaniques

peuvent à court terme engendrer de grands changements climatiques

• Une coupure de la formation des eaux profondes aurait des répercussions sur toute la circulation océanique et par conséquent agirait sur l’atmosphère à travers les échanges entre l’océan et l’air sus-jacent


Courants principaux actuels...

Courants principaux actuels...

Jet Jet streamstream

… et il y a environs 10000 ans

… et il y a environs 10000 ans


Variations rapides de température mises en évidence durant les 100.000 dernières

années

Courants océaniquesCourants océaniques

http://www.manicore.com/documentation/serre/courants.htmlJean-Marc Jancovici

Dansgaard-Oeschger

Heinrich

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Deux chercheurs de l'Université de Floride sont parvenus à dater à 41 millions d'années (fin de l'Éocène moyen), l'ouverture du passage de Drake (bras de mer formant communication entre le Pacifique sud et l'Atlantique sud).L'ouverture du passage de Drake a contribué à bouleverser la donne climatique dans le secteur antarctique, en créant les conditions pour la formation du courant circumpolaire. Ce dernier isole le continent austral de tout apport d'eaux chaudes et est considéré comme l'une des causes de son englacement, durablement acquis depuis 34 millions d'années après l'ouverture d'une seconde communication avec le Pacifique au niveau de la Tasmanie. Selon les auteurs, l'ouverture du passage de Drake a en outre favorisé un régime d'upwelling (remontée d'eaux froides riches en nutriments). La plus grande production biologique qui en a résulté aurait accentué le refroidissement global et la glaciation antarctique, par pompage de gaz carbonique et diminution de l'effet de serre. Ce pompage biologique aurait été l'un des facteurs de réduction du CO2 atmosphérique dont les concentrations atteignaient environ 1000 ppm (soit près de 3 fois les niveaux actuels) dans la seconde moitié de l'Éocène.

Tectonique des plaques et Courants océaniques

Tectonique des plaques et Courants océaniques


Fin du

chapi

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