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Des bulles d'air prisonnières d'une carotte de glace éternelle de l'Antarctique 
© Bernhard Bereiter/ Scripps Institution of Oceanography / Empa / University of Berne

climat

Un thermomètre à remonter le temps pour les océans 

Reconstituer la température globale des océans dans le passé, un défi impossible? Des scientifiques suisses y sont parvenus en étudiant les bulles d’air contenues dans les glaces éternelles de l’Antarctique

Les océans sont des acteurs incontournables du climat mondial. Leur capacité à stocker la chaleur, en particulier, est bien plus importante que celle des continents. On estime d’ailleurs qu’ils ont absorbé 90% de la chaleur excédentaire causée par les changements climatiques depuis les années 1950: sans les océans, l’atmosphère terrestre se serait donc réchauffée beaucoup plus rapidement. L’accroissement de la température de l’eau n’est toutefois pas sans conséquence: il a un impact sur les courants océaniques, le niveau des mers et les écosystèmes.

Pour étudier la variabilité climatique, il paraît donc important de pouvoir reconstituer les températures océaniques du passé. Mais comment s’y prendre? Une équipe de chercheurs internationaux, parmi lesquels des Suisses de l’EMPA (Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche), y est parvenue grâce à l’analyse de gaz rares emprisonnés dans la calotte glaciaire de l’Antarctique. Une prouesse décrite dans une étude récemment publiée dans la revue Nature.

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Les paléo-climatologues ont analysé des calottes glaciaires ayant enregistré la composition passée de l’air. En se formant, les glaces emprisonnent en effet des poussières et résidus solides, mais aussi des bulles d’air représentatives de l’atmosphère au moment du dépôt de la neige. Plus on creuse profond dans la glace, plus cet air correspondra à un passé lointain. Une méthode notamment utilisée pour reconstituer les concentrations atmosphériques passées en CO2.

Xénon, krypton et argon

Pour leur étude, les scientifiques ont échantillonné des carottes de glace du continent antarctique. Des cylindres de 15 centimètres ont été prélevés à des profondeurs allant de 150 à 2600 mètres sous la calotte. «Ces blocs de glace renferment des bulles d’air qui nous ont permis d’étudier les 24 000 dernières années, soit la période marquant la fin de la dernière ère glaciaire et la transition vers notre ère interglaciaire», relate Bernhard Bereiter, auteur de l’étude et chercheur à l’Université de Berne.

Bien qu’indirecte, cette mesure de la température moyenne des océans est d’une précision sans précédent

Martin Beniston, professeur honoraire en climatologie à l’Université de Genève

Le chercheur s’est concentré sur des gaz rares comme le xénon, le krypton ou encore l’argon. Présents dans l’atmosphère et dans l’océan, ces derniers sont très réactifs aux changements de température, qui modifient leur capacité à se dissoudre dans l’élément liquide. Lorsqu’une eau se réchauffe, la solubilité des gaz diminue, ils sont alors libérés dans l’atmosphère. Ces gaz possédant des caractéristiques différentes, ils ne sont pas rejetés dans l’atmosphère de la même manière.

En comparant le ratio d’un gaz rare à un autre dans les bulles d’air, il est possible de déduire la température globale des océans, soit dans toute la masse d’eau jusqu’au fond de la mer. «Bien qu’indirecte, cette mesure de la température moyenne des océans est d’une précision sans précédent. De plus, elle est en continu dans le temps sur des millénaires! Nous ne possédions jusqu’ici que des données fragmentaires», commente Martin Beniston, professeur honoraire en climatologie à l’Université de Genève.

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Les résultats montrent un réchauffement global des eaux mondiales de 2,6°C sur une période de 10 000 ans. Ce qui n’est pas surprenant, étant donné que le laps de temps étudié correspond à une phase de réchauffement naturel du climat. Les chercheurs ont en revanche été étonnés de constater le rôle prédominant joué par l’hémisphère Sud dans le climat mondial. En effet, les températures moyennes des océans observées par les chercheurs sont fortement corrélées aux températures de l’air en Antarctique.

Changement dans la circulation océanique

«Nous avons par ailleurs identifié une période relativement courte – de 700 ans – durant laquelle l’océan mondial s’est réchauffé plus rapidement que ce que nous estimons être le cas de nos jours», poursuit Bernhard Bereiter. Un résultat étonnant car les émissions de gaz à effet de serre ne pouvaient alors en être la cause. «Pour l’instant, aucun facteur externe ne permet d’expliquer cet événement, mais il a certainement été causé par de grands changements de la circulation océanique mondiale», conclut le scientifique.

Une telle observation remet-elle en cause notre rôle dans le dérèglement climatique actuel? «Bien au contraire, cette étude nous confirme que ce n’est pas tant l’amplitude de la hausse des températures qui est déterminante, mais bien la vitesse de cette augmentation. Le réchauffement observé actuellement, en raison des activités humaines, est extrêmement risqué pour notre planète», commente Martine Rebetez, professeure de climatologie à l’Université de Neuchâtel et à l’Institut fédéral de recherches WSL. Un avis largement partagé par l'auteur de l'étude. Qui rappelle l’importance de contenir la hausse des températures terrestres en deçà de 2°C d’ici la fin du siècle, comme décidé dans le cadre de l’Accord de Paris sur le climat.

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