Les grandes variations climatiques

Les grandes variations climatiques

Comment l'homme interagit avec les grandes variations climatiques

Si même les non-experts manifestent un vif intérêt pour s'informer sur le comportement des êtres vivants tels que les dinosaures, les mammouths, les chevaux, les chiens, etc. à la suite de variations environnementales, (disparition de certaines espèces ou adaptation à de nouvelles situations de leurs défenses pour survivre), une reconstruction du climat d'autrefois, à partir au moins des époques où l'Homo sapiens était déjà présent dans les différents continents , devons-nous nous intéresser davantage à collecter des éléments pour savoir comment l'Homme a réagi aux grandes variations climatiques, en s'adaptant à de nouvelles situations.

Afin de ne pas remonter trop loin dans le temps, nous avons limité la collecte et la retouche d'informations bibliographiques aux 12000 dernières années, c'est-à-dire à partir d'un événement d'une importance capitale pour la Terre et donc pour tous les êtres vivants: la fin du la dernière période glaciaire qui a commencé il y a environ 900000 ans et a duré jusqu'à environ 18000 ans avant JC

Les reconstructions paléoclimatiques, pour les raisons expliquées dans les articles précédents, sont basées sur les écarts des températures moyennes des différentes périodes par rapport à la température moyenne actuelle. Les écarts des températures moyennes des différentes époques sont tirés de données historiques (chroniques, citations littéraires, reproductions artistiques, photos, etc.), de données faunistiques et botaniques, de données géologiques, d'études chimiques et physiques, et évidemment dans les derniers siècles de disques instrumentaux.

Nous voulons ici rappeler ce qui a déjà été souligné à maintes reprises ces derniers mois: les tendances des valeurs des paramètres météorologiques ne sont pas les mêmes que celles qui caractérisent la climatologie, pour laquelle les variations détectables sur plusieurs décennies sont prises en compte, tandis que la météorologie met l'accent sur les variations quotidiennes dans un contexte plus saisonnier. Les variations climatiques s'accompagnent de variations de température limitées. En fait, il a été constaté que des variations de 1 à 2 degrés sont suffisantes pour avoir des changements climatiques considérables.

Pour plus de clarté, la période des 12 000 dernières années a été divisée en trois parties:

  • LES 9 000 PREMIÈRES ANNÉES qui voient le plus grand changement climatique survenu au Quaternaire, au cours duquel l'évolution de l'Homme et des Cultures s'est manifestée dans toute sa plénitude: de la Préhistoire aux civilisations antiques;
  • Une deuxième période, à partir de 1000 avant JC. TO 1.000 AD, au cours de laquelle les témoignages sur le climat sont déjà plus détaillés et documentés;
  • LES 1000 DERNIÈRES ANNÉES, où les instruments humains et la mémoire rendent la collecte de données plus sûre que jamais et leur interprétation plus confuse.

DES CIVILISATIONS PRÉHISTORIQUES AUX CIVILISATIONS ANCIENNES

PREMIÈRE PARTIE: LES 9000 PREMIÈRES ANNÉES

Avec le Néolithique après 850 000 ans, l'homme préhistorique est sorti des rigueurs de la période glaciaire quaternaire (l'une des nombreuses glaciations survenues dans l'histoire de la Terre), en particulier il est entré dans l'une des variations «chaudes» du glacialisme, qui se caractérise par une alternance d'oscillations thermiques de seulement 4-5 degrés correspondant aux périodes glaciaire et interglaciaire.

Dans le graphique de 10 000 à 750 avant JC.on observe que le courbe de tendance climatique est à la hausse jusqu'à 4 000 avant JC. où il atteint 1,5 ° en pic, puis retombe vers des valeurs de plus en plus relativement froides, c'est-à-dire vers une phase glaciaire à la fin du chaleur interglaciaire, a commencé il y a 20 000 ans. La première fois que la température moyenne du climat a dépassé la température moyenne actuelle (T.M.A.) était autour de l'année 8750 av. pour atteindre un maximum positif en 8500 avant JC, suivi d'une baisse négative de 500 ans jusqu'à ce que la température moyenne commence à augmenter avec quelques oscillations pour atteindre le pic des 12000 dernières années en 4500 avant JC, avec un pic évalué à environ 1,5 ° par rapport à le TMA

Environ 3.250 avant JC et plus nettement en 750 avant JC. il y eut deux périodes de froid, séparées l'une de l'autre par une phase chaude en 2000 av.

Avec l'élévation de la température moyenne du climat, l'effet le plus immédiat a été en correspondance avec les vastes étendues de glace présentes aux latitudes les plus basses, la réduction de l'épaisseur et, plus manifestement, le recul des fronts glaciaires, avec également des conséquences importantes. dans les changements environnementaux.

La réduction de l'épaisseur a provoqué dans de nombreuses régions un soulèvement du sol, dû à la réduction de la pression des énormes masses de glace, comme cela s'est produit dans les pays scandinaves où il y a eu un soulèvement de plus de 100 m au-dessus du niveau de la mer. Dans d'autres régions, l'augmentation du volume de la mer a envahi les anciennes plages, de sorte qu'il y a eu de nouveaux arrangements géographiques qui en partie subsistent encore: par exemple vers 8 000 ans avant JC. La Bretagne s'est isolée de l'Europe, devenant une île, tandis que la zone d'union entre l'Amérique et l'Asie était envahie par la mer, avec toutes les conséquences climatiques, anthropologiques, faunistiques, botaniques, etc. liées à l'isolement.

Le recul du front glaciaire vers le nord sur des centaines de kilomètres a entraîné des changements dans la répartition de la flore et par conséquent de la faune. Les plantes et les animaux ont «émigré» vers le nord, mais certaines espèces ont disparu parce que, lorsque les conditions environnementales ont changé, elles n'ont pas pu s'y adapter.

Ainsi une association végétale typique de la Toundra constituée de mousses et d'herbes, alors présentes sous nos latitudes, avec des forêts en lisière caractéristiques des zones froides, comme les pins, les noisettes, les bouleaux, les saules polaires, etc., a migré vers les régions nordiques actuelles. , ainsi qu'une faune de climat froid composée d'espèces vivantes, ou totalement disparues, comme les ours, les mammouths, les rennes, les bisons, etc.

Qu'a fait l'Homme pendant cette phase de transition entre le grand gel et les climats plus doux?

Lorsque le changement climatique a commencé, il était encore au Paléolithique, mais les outils en pierre étaient déjà suffisamment perfectionnés pour l'activité exercée par l'homme représentée par la chasse et la cueillette de fruits.

La douceur du climat qui s'établissait permettait à l'homme de quitter les grottes qui, pendant des centaines de millénaires, l'avaient protégé du froid et des bêtes.

Lui aussi a émigré vers le nord pour suivre les animaux et les fruits auxquels il était habitué, jusqu'à ce que, maintenant au milieu du néolithique, il y ait eu le grand tournant qui a radicalement changé le mode de vie de l'humanité: la découverte de l'agriculture et plus tard, l'élevage d'animaux domestiques.

La première innovation a été l'abandon de la forêt, qui offrait de rares possibilités d'alimentation, obligeant les chasseurs à parcourir de longues distances à la recherche de proies, tandis que la plaine permettait d'obtenir un produit suffisant pour les besoins des différentes communautés qui se formaient. .

Au fur et à mesure que les climats de plus en plus doux ont pris le dessus, la végétation est devenue de plus en plus luxuriante et les techniques ont été affinées, non seulement dans la culture des différentes plantes, mais dans la création et la préparation de terres agricoles au détriment des forêts.

Au fil du temps, ils sont venus cultiver un nombre considérable d'espèces de blé, d'orge, de légumineuses, de légumes et ont découvert les propriétés du lin pour le tissage.

Les hommes du néolithique ont alterné leur activité d'agriculteurs et d'éleveurs sans avoir abandonné la culture antérieure de chasseurs et cueilleurs de fruits et de plantes sauvages, typique du Paléolithique. L'expansion de la nouvelle activité agricole ne s'est pas propagée aussi vite qu'il y paraît: elle a commencé en 10 000 av. au Moyen-Orient, mais il a fallu plusieurs millénaires pour qu'il se propage en Europe, à tel point que l'expansion s'est pratiquement terminée en 3000 avant JC. avec le la colonisation des îles britanniques par les populations agricoles, qui à la recherche de nouvelles terres se déplaçaient vers l'ouest et le nord.

Dans d'autres parties du monde, l'agriculture s'est répandue de différentes manières et avec différentes plantes et élevage d'animaux domestiques.

Tout au long de la période d'expansion les outils étaient exclusivement en pierre et terre cuite, atteignant des techniques hautement spécialisées, au point de représenter une véritable industrie dans des lieux privilégiés pour la qualité et la disponibilité de la matière première, de manière à constituer une activité commerciale à l'export. vers des régions très éloignées

La découverte du cuivre a été faite en 6000 avant JC, mais pendant trois millénaires l'utilisation des métaux s'est limitée à la production d'objets ornementaux, préférant la pierre pour les outils de chasse et pour l'activité agricole.

Si de 10000 à 3000 avant JC la première véritable révolution a eu lieu à laquelle l'humanité a dû faire face pour établir les deux activités fondamentales qui caractérisent jusqu'à aujourd'hui la vie des populations, agriculture et élevage, à l'aide d'outils en pierre créés par les hommes eux-mêmes, une autre révolution beaucoup plus importante, cette fois industrielle, commença avec 3000 av. c'est celui de métal, dont l'importance en tant qu'application instrumentale n'a pas été immédiatement évaluée, mais qui était destinée à changer radicalement le destin de l'humanité.

La découverte du cuivre, le premier métal connu de l'homme, s'est produit vers 6000 avant JC, grâce à l'échauffement de pierres métallifères présentes aléatoirement sur le lieu de cuisson des aliments. Sans doute l'homme a-t-il été surpris par la capacité du métal à prendre l'état liquide avec la chaleur et à revenir au solide par refroidissement. On lui attribue d'avoir développé une technique pour leur traitement, mais il reste un mystère d'avoir limité l'utilisation des métaux pour la production d'objets ornementaux pendant trois millénaires, préférant la pierre et le bois pour les outils de chasse et pour l'activité agricole.

Comme pour d'autres événements majeurs survenus sur Terre et mis en évidence par la géologie, le réchauffement du climat quaternaire a également mis beaucoup de temps à se fixer sur des valeurs décidément douces, comme le montre clairement la courbe de tendance climatique, mais une chose à souligner est que le les grandes oscillations de température sont le résultat de nombreuses micro-oscillations qui, comme nous l'avons vu plus récemment, peuvent avoir une amplitude de quelques décennies. Malheureusement, pour des temps aussi lointains, il n'y a aucun moyen de mettre en évidence ces micro-oscillations.

Alors aussi le "LA COLONISATION«de la part de la population agricole, cela a pris beaucoup de temps, comme mentionné ci-dessus, mais la vitesse de propagation de l'agriculture était liée à deux faits très spécifiques: la vitesse à laquelle les glaciers se retiraient plus au nord et la nécessité d'acquérir de nouvelles terres à les populations, tant pour des raisons démographiques que pour l'appauvrissement des terres dû à une exploitation intense, sans restaurer la fertilité des champs.

Dans le prochain numéro, nous commencerons à parler des civilisations anciennes et de la manière dont leur développement a été influencé par les variations climatiques.

Dr Pio Petrocchi


5 millions d'années de variations climatiques: "Le climat se répète comme des fractales"

Mais le changement climatique anthropique pourrait trop «déplacer» le système

Lorsque nous parlons de changement climatique, nous devons regarder comment le climat était auparavant, reconnaître les variations naturelles et être en mesure de les distinguer des changements induits par l'homme. C'est ce qu'ont fait des chercheurs danois du Niels Bohr Institutet de l'Université de Copenhague et de l'Université de Chine du Sud à Guangzhou qui ont analysé les variations climatiques naturelles au cours des 12000 dernières années, au cours desquelles nous avons connu une période interglaciaire chaude, remontant à 5 millions d'années voir les principales caractéristiques du climat de la Terre. L'étude, publiée le Communications de la nature, montre non seulement que le temps est chaotique, mais que le climat de la Terre est chaotique et peut être difficile à prévoir.

À l'Institut Niels Bohr, ils expliquent que «le système climatique de la Terre est caractérisé par des interactions complexes entre l'atmosphère, les océans, les calottes glaciaires, les masses terrestres et la biosphère (régions du monde où vivent des animaux et des plantes). Les facteurs astronomiques jouent également un rôle en relation avec des changements majeurs tels que la transition entre les périodes glaciaires, qui durent généralement environ 100 000 ans, et les périodes interglaciaires, qui durent généralement entre 10 et 12 000 ans.

Selon Peter Ditlevsen, professeur agrégé de physique du climat au Niels Bohr Institutet, «Nous pouvons considérer le climat comme des fractales, c'est-à-dire des modèles ou des structures qui se répètent indéfiniment dans des versions plus petites. Si nous parlons de tempêtes du centenaire, alors il y a 100 ans entre elles? Ou découvre-t-il soudain qu'il y a trois de ces tempêtes en peu de temps? Si vous parlez d'étés très chauds, quand se produisent-ils, tous les 10 ans ou tous les 5 ans? Quelle est la taille des variations normales? Maintenant nous l'avons étudié ». En fait, des chercheurs danois et chinois ont étudié: les mesures de température au cours des 150 dernières années. Les données sur les glaces du Groenland de la période interglaciaire il y a 12 000 ans à l'ère glaciaire il y a 120 000 ans, les données sur les carottes de glace de l'Antarctique, qui datent de 800 000 ans, ainsi que les données sur les sédiments marins datant d'il y a 5 millions d'années.

Ditlevsen rappelle que `` nous n'avons qu'environ 150 ans de mesures directes de la température, donc si, par exemple, nous voulons estimer l'ampleur de la variation attendue pendant plus de 100 ans, nous regardons les données de température pour cette période, mais il ne peut pas nous dire à quoi nous pouvons nous attendre pour les données de température d'il y a plus de 1000 ans. Mais si nous pouvons déterminer la relation entre les changements sur une période donnée, alors nous pouvons faire une estimation. Ces types d'estimations sont d'une grande importance pour l'évaluation de la sûreté des structures et des bâtiments qui doivent bien se conserver pendant très longtemps, ou pour les structures pour lesquelles les intempéries pourraient présenter un risque pour la sécurité, comme par exemple les plates-formes de forage ou les centrales nucléaires. . Nous avons maintenant étudié tout cela en analysant des mesures directes et indirectes dans le temps ».

L'étude montre que les variations naturelles dans une période de temps donnée dépendent de la longueur de la période d'une manière très particulière, caractéristique des fractales. Cette connaissance nous indique à quel point nous pouvons nous attendre à une tempête colossale qui survient tous les 1 000 ans et comment elle est liée à une tempête centenaire et au nombre d'orages centenaires à prévoir dans 10 ans. Les chercheurs ont également découvert qu'il existe une différence dans le comportement fractal du climat de glaciation et du climat interglaciaire chaud actuel.

Ditlevsen. Il explique en outre: «Nous pouvons voir que le climat pendant une période glaciaire a des fluctuations beaucoup plus importantes que le climat pendant une période interglaciaire. Il y a eu des spéculations que la raison pourrait être des variations astronomiques, mais maintenant nous pouvons écarter ce cas puisque dans la grande fluctuation pendant la période glaciaire, ils se sont comportés de la même manière "fractale" que dans d'autres fluctuations naturelles à travers le monde ".

Les facteurs astronomiques qui influencent le climat de la Terre dépendent de l'influence exercée par la gravité des autres planètes du système solaire sur la Terre et concernent l'orbite de la Terre autour du Soleil, qui varie de presque circulaire à plus elliptique et cela affecte rayonnement solaire sur terre. La gravité des autres planètes affecte également la rotation de la Terre sur son axe. L'axe de la Terre oscille entre une inclinaison de 22 degrés et 24 degrés et lorsque l'inclinaison est de 24 degrés, il y a une plus grande différence entre l'été et l'hiver et cela a une influence sur les violentes variations du climat, les périodes glaciaires et les périodes interglaciaires.

Les changements climatiques soudains pendant la période glaciaire peuvent avoir été déclenchés par plusieurs mécanismes qui ont affecté le Gulf Stream, qui transporte l'eau chaude de l'équateur nord à l'Atlantique, où elle est refroidie et fond dans l'eau froide de l'océan sous la glace et est repoussé vers le sud. "Cette pompe à eau - disent les scientifiques - peut être assommée ou affaiblie par les changements de pression de l'eau douce, par la rupture de la couche de glace ou par le déplacement de la glace de mer, et il en résulte une variabilité climatique croissante".

Le climat pendant les périodes interglaciaires chaudes est plus stable que le climat du climat glaciaire. "" En fait - dit Ditlevsen - nous voyons que le climat de la période glaciaire est ce que nous appelons "multifractal", qui est une caractéristique que l'on voit dans les systèmes très chaotiques, alors que le climat interglaciaire est "monofractal". Cela signifie que la relation entre les extrêmes du climat sur différentes périodes de temps se comporte comme la relation entre les relations plus normales à différentes échelles de temps "

Cette nouvelle caractéristique climatique permettra aux chercheurs en climatologie de faire la distinction entre les changements climatiques naturels et anthropiques, car on peut prévoir que les changements climatiques induits ne se comportent pas de la même manière que les fluctuations naturelles.

Ditlevsen conclut: «Les différences que nous avons constatées entre les deux états climatiques suggèrent également que si nous« modifions »trop le système, nous pourrions entrer dans un système différent, ce qui pourrait entraîner davantage de fluctuations.Il faut remonter loin dans l'histoire géologique de la Terre pour trouver un climat chaud comme celui vers lequel nous nous dirigeons. Même si nous ne connaissons pas en détail les variations climatiques si loin dans le temps, nous savons qu'il y a eu des changements climatiques soudains dans le climat chaud de cette époque "


Indice

Tout d'abord il faut considérer l'orbite elliptique que la Terre décrit autour du Soleil si seulement ces deux corps célestes existaient, cette ellipse serait indéformable. Cependant, la Terre est soumise à l'attraction gravitationnelle exercée par les autres planètes qui perturbent son mouvement en déformant continuellement la trajectoire elliptique décrite par la Terre.
Les conséquences de cette déformation sont:

  • Une oscillation de la valeur de l'excentricité de cette ellipse, qui varie progressivement entre zéro et un maximum de 0,06
  • Une oscillation du plan de l'orbite, avec une amplitude d'environ 3 degrés
  • Un déplacement du périhélie qui tourne lentement dans le même sens que le mouvement de la Terre, effectuant une rotation complète en environ 110 000 ans.

Influence des perturbations de mouvement sur la température de la Terre Modification

Appel r la distance entre la Terre et le Soleil à tout moment t, on observe que la quantité de chaleur que la Terre reçoit dans la tempête se situe entre t est dt est proportionnel à dt et inversement proportionnel à r 2 < Displaystyle r ^ <2>> , d'où la quantité de chaleur Q que la Terre reçoit dans un an du soleil sera donnée par


où est-ce k est un coefficient de proportionnalité. Cependant, on sait que la Terre tourne autour du Soleil en suivant la loi des aires, donc, désignant l'angle infinitésimal dont il tourne dans le petit temps dt le rayon vectoriel joignant la Terre au Soleil, nous avons:


où est-ce c est la constante des zones. Par conséquent, formule (1), en rappelant qu'en un an la Terre effectue une rotation complète autour du Soleil, c'est-à-dire que l'angle θ augmente de , devient:

Par conséquent, quelle que soit l'orbite de la Terre, la quantité de chaleur qu'elle reçoit en un an est inversement proportionnelle à la constante de surface, qui à son tour est proportionnelle au paramètre p = a (1 - e 2) < Displaystyle p = a (1-e ^ <2>)> en racine, où à est le demi-grand axe de l'orbite et est est l'excentricité de l'ellipse qui, comme mentionné, varie entre 0,06 et zéro, ce qui donne pour Q une variation de l'ordre de 18/10 000.

En fin de compte, par conséquent, la quantité d'énergie que la Terre reçoit du Soleil en un an peut varier de 1/600. Mais cette quantité d'énergie que reçoit la Terre, du fait de la nécessité d'un équilibre thermique, est égale à celle que la Terre rayonne dans l'espace, qui est proportionnelle à la quatrième puissance de la température moyenne exprimée en kelvins. Or, la température moyenne de la Terre est d'environ 300 K (27 ° C), donc la variation de température est quantifiée à environ 1 / 10ème de degré. Au final, les perturbations orbitales peuvent produire une variation de la température moyenne annuelle de la Terre de l'ordre de quelques dixièmes de degré.

Mais, même si la variation moyenne paraît marginale, la distribution de la température dans les différentes saisons peut varier. Et c'est précisément l'objet de l'étude de divers scientifiques, et en particulier de Milutin Milanković.
Appelé à la simplicité saison chaude celui dans lequel le jour est plus long que la nuit e saison froide l'autre, et défini T 1 < Displaystyle T_ <1>> le point de l'orbite terrestre à l'équinoxe vernal e T 2 < Displaystyle T_ <2>> le point opposé, où c'est à l'équinoxe d'automne, la longueur de la saison chaude pour l'hémisphère nord sera mesurée par le temps qu'il faut à la Terre pour aller de T 1 < Displaystyle T_ <1>> à T 2 < Displaystyle T_ <2>> , tandis que la durée de la saison chaude pour l'hémisphère sud sera donnée par le temps nécessaire pour passer de T 2 < Displaystyle T_ <2>> à T 1 < Displaystyle T_ <1>> .

Mais le droit T 1 T 2 < Displaystyle T_ <1> T_ <2>> qui marque la ligne des équinoxes, en raison du phénomène de la précession des équinoxes, tourne en effectuant une révolution en environ 25870 ans, tandis que le grand axe de l'ellipse, en raison de perturbations, tourne dans le sens opposé dans environ 110000 ans, ce qui conduit à établir que le point T 1 < Displaystyle T_ <1>> il coïncide avec le périhélie tous les 21 000 ans environ. Par conséquent, indiqué par C b < Displaystyle C_> est C a < displaystyle C_> respectivement la durée de la saison chaude dans l'hémisphère nord et sud, la différence C b - C a = D < Displaystyle C_-C_ = D> ce sera une fonction périodique dans le temps, avec une durée de l'ordre de vingt mille ans.

Or, en raison des perturbations, nous avons déjà vu que l'excentricité de l'orbite terrestre varie lentement, oscillant entre 0,06 et zéro. Ainsi, par exemple, il y a environ 200000 ans, l'excentricité (qui est maintenant de 0,016) était d'environ 0,057 et la ligne T 1 T 2 < Displaystyle T_ <1> T_ <2>> (qui forme aujourd'hui un angle d'environ 78 ° avec le grand axe de l'ellipse) lui était alors presque normal: la différence entre la durée des saisons chaudes dans les deux hémisphères devait donc avoir été bien plus pertinente qu'aujourd'hui.

Il y a aussi un autre facteur astronomique à prendre en considération: l'inclinaison de l'écliptique est maintenant de 23 ° 27 ', mais elle varie lentement en faisant des oscillations d'environ 3 ° (de 24 ° 36' à 21 ° 58 '). Questo influenza la distanza dei tropici dall'equatore e quella dei circoli polari dai poli, entrambe esattamente uguali all'inclinazione dell'eclittica: quindi, quando tale inclinazione diminuisce, i due tropici si avvicinano all'equatore ed i due circoli polari ai poli e vice versa. Les extensions de la zone torride, des deux zones tempérées et des deux calottes polaires varient donc, de manière similaire pour les deux hémisphères, avec pour effet d'atténuer le contraste entre l'été et l'hiver de la même manière dans les deux hémisphères.

À ce stade, il est nécessaire de se demander si cette atténuation des contrastes saisonniers est favorable ou non au glacialisme: Milanković a donné une réponse affirmative à cette question, tandis que d'autres géophysiciens, dont notamment James Croll, soutiennent exactement le contraire.

Dès leur apparition, les théories astronomiques ont suscité de nombreux espoirs dans les cercles scientifiques, qui ont cependant été bientôt déçus en tant que telles théories, tout en liant l'alternance des glaciations et des époques interglaciaires à la variation périodique des éléments de la mécanique céleste, ont laissé ouvertes de nombreuses questions et ont introduit d'autres de nouvelles, au point de faire croire que la simple variation des éléments astronomiques n'était pas suffisante pour déterminer des variations climatiques importantes, et que son action n'était que secondaire.
C'était le mérite de Milanković d'avoir repris le problème et, en soulignant les erreurs de ses prédécesseurs, d'avoir éliminé la plupart des critiques formulées à l'encontre de ces théories.

L'hypothèse de Croll Modifier

Parmi les théories astronomiques sur les origines des périodes glaciaires, celle du Croll, parmi celles antérieures aux travaux de Milanković, est la plus connue et celle qui, avec ses lacunes, a apporté le plus de soutien à la critique.

Selon Croll, l'origine des variations climatiques séculaires se trouve dans les variations séculaires de l'orbite terrestre, associées au phénomène de la précession des équinoxes et du déplacement du périhélie. En revanche, aucune importance n'est attribuée aux variations de l'inclinaison de l'écliptique. La durée différente des saisons dépend de l'excentricité de l'orbite, tandis que la position de l'équinoxe vernal dépend de la précession, et donc du fait que l'hiver d'un hémisphère donné se déroulera avec la Terre en périhélie ou en aphélie. Nous avons vu que, quelles que soient l'excentricité et la position de l'équinoxe, la quantité totale de rayonnement solaire qu'un hémisphère reçoit est égale à la quantité reçue de l'hémisphère opposé. On comprend intuitivement que, si pendant une demi-révolution la Terre est plus proche du Soleil, et donc que l'intensité du rayonnement reçu est plus grande, pendant l'autre demi-tour l'intensité du rayonnement est moindre, mais la durée du rayonnement est insolation plus longue. Cependant, précisément parce que la durée des deux hivers n'est pas la même, l'intensité journalière moyenne du rayonnement reçu par les deux hémisphères pendant leurs hivers respectifs ne sera pas la même. Un hémisphère aura un hiver long et froid, l'autre un hiver court et relativement chaud.

La précession, combinée au décalage périhélique, permute le rôle des deux hémisphères tous les 10500 ans environ chaque hémisphère devrait donc avoir des glaciations entrecoupées d'époques interglaciaires, avec une période complète de 21000 ans. De plus, les glaciations des deux hémisphères devraient être alternées.

Jusque-là, la théorie de Croll ne diffère pas de la précédente de Joseph-Alphonse Adhémar, qui ne prend pas en compte les variations d'excentricité. Au contraire, Croll, tout en acceptant la période de 21 000 ans, observe que l'intensité des glaciations dépend précisément des variations d'excentricité, car ce sont précisément celles-ci qui déterminent les variations importantes de la durée des saisons. Les vraies glaciations ne se produiront que dans les périodes d'excentricité maximale, tandis que dans les époques minimales, il y aura des phénomènes glaciaires négligeables, voire nuls. La période d'oscillation d'excentricité étant très longue (environ 91000 ans) et l'amplitude n'est pas constante, les périodes glaciaires ne tomberaient qu'en correspondance avec les maximums les plus accentués et consisteraient chacune en une courte succession de deux ou trois glaciations avec une période d'environ 21 000 ans et en alternance dans les deux hémisphères. Sur la base de la théorie des perturbations séculaires du mouvement terrestre élaborée par Urbain Le Verrier, Croll assigne les dates des maximums relatifs les plus prononcés de l'excentricité de l'orbite terrestre aux grandes époques glaciaires possibles, à savoir: 100 (e = 0,047), 210 (e = 0,0575), 750 (e = 0,0575), 850 (e = 0,747) et 950 (e = 0,0517) millénaires en avance sur leur temps (1850). Les dates 750 et 850 sont préférées par Charles Lyell, qui estime les deux premières trop récentes, tandis que Croll, en accord avec d'autres géologues, indique les deux premières comme les plus probables.

On observe que la théorie de Croll s'accordait très bien avec les idées de John Tyndall, selon lesquelles pour avoir beaucoup de glace il fallait un Condensateur amélioré. Or, les conditions thermiques terrestres, aux époques d'excentricité maximale, auraient été précisément celles exigées par Tyndall: un hémisphère, en phase glaciaire, avait des hivers longs et froids et agissait comme un condensateur, tandis que l'hémisphère opposé, dans la phase interglaciaire, a fourni la quantité nécessaire de vapeur d'eau. Il est vrai que l'hémisphère en phase glaciaire aurait également connu un été chaud, mais celui-ci aurait été suffisamment court et donc de nature à ne pas permettre la fonte complète des neiges hivernales.

Selon ces vues, les époques glaciaires devraient correspondre aux époques d'excursion annuelle maximale du rayonnement reçu, et donc de la température, ou de contraste saisonnier maximal. Au lieu de cela, de l'avis de certains météorologues plus modernes, les conditions d'une formation glaciaire étendue seraient exactement opposées à celles indiquées par le Croll. Un hiver long et froid ne favoriserait pas déjà la formation de glaciers (en effet, un tel hiver serait opposé, comme par exemple en Sibérie, où il n'y a pas de formations glaciaires permanentes) mais plutôt un été froid, qui favoriserait également la descente vers l'aval des glaciers. Comme l'écrit Luigi De Marchi, «une diminution de la température hivernale n'entraîne pas nécessairement une augmentation des chutes de neige dans les régions de haute montagne (.) D'autre part, une augmentation des températures estivales de quelques degrés, même peut accélérer considérablement le processus. d'ablation, et donc la diminution du glacier. Les expansions périodiques actuelles des glaciers correspondent à des périodes de pluies plus importantes, qui sont aussi des périodes de moindre amplitude de température annuelle et de moindre contraste thermique entre continents et océans, c'est-à-dire à des conditions tout à fait opposées à celles qui auraient déterminé la grande expansion glaciaire l'hypothèse de Croll ".

Il faut ajouter que Croll, sentant l'insuffisance de son argumentation astronomique, a eu recours à de nombreuses autres causes physiques de variation climatique, qui, une fois le phénomène glaciaire commencé, dans une période astronomiquement favorable, contribueraient à le maintenir. pour améliorer son effet. Dans un certain sens, ce travail d'adaptation de la théorie a eu son utilité, car il a conduit à la démonstration que le phénomène glaciaire tend à se préserver et à se renforcer de manière autonome. Mais, dans l'ensemble, la théorie n'est pas acceptable et cela a grandement contribué à la croyance que les théories astronomiques ne sont pas suffisantes pour expliquer les grandes variations du climat terrestre, ne jouant qu'un rôle secondaire face à d'autres causes physiques et géographiques.

Contribution de Milanković Modifier

Aucun autre des nombreux auteurs qui, après le Croll et avant le Milanković, a traité le problème glaciaire d'un point de vue astronomique, n'a apporté une contribution essentielle à la question. Avec Milanković, en revanche, la théorie astronomique fait un pas en avant décisif. Il observe que des objections astronomiques et météorologiques peuvent être soulevées contre la théorie de Croll.
Le premier (une certaine alternance régulière de glaciations, alternance dans les deux hémisphères, etc.) aurait pu facilement être évité si Croll avait posé le problème de l'insolation terrestre et de ses variations séculaires avec une plus grande rigueur mathématique.
Ces derniers (en particulier l'attribution des périodes glaciaires aux périodes de contrastes saisonniers maximaux) découlent de la méthode empirique suivie pour traiter le problème, faute d'une tentative sérieuse préalable de déterminer mathématiquement le climat.
La contribution de Milanković peut se résumer en trois points.

  • d'avoir posé rigoureusement le problème astronomique de l'insolation terrestre et de ses variations séculaires
  • d'avoir compris la nécessité, de se débarrasser de tout empirisme, de placer l'étude préalable du climat mathématique à la base de la recherche paléoclimatique
  • en ayant donné, plutôt qu'une nouvelle explication des périodes glaciaires, une méthode pour aborder systématiquement leur étude.

La variabilité séculaire de l'insolation terrestre Modifier

Le problème doit être abordé en deux étapes successives, en partant de l'étude de l'insolation terrestre sans atmosphère (ou, ce qui est le même, à la limite extérieure de l'atmosphère), puis en passant à l'étude qui prend en compte la présence de l'atmosphère.
Le premier est un problème mathématique avec une solution relativement facile et est très important car il fournit les données fondamentales de toute climatologie, c'est-à-dire la distribution et la variation temporelle du rayonnement solaire atteignant la limite supérieure de l'atmosphère. Ce sont des variations très régulières, auxquelles s'ajoutent singulièrement les variations très irrégulières du climat, qui sont une conséquence nécessaire des premières.
Le deuxième problème est au contraire plus complexe, puisqu'il s'agit d'évaluer la quantité de rayonnement solaire qui atteint effectivement le sol, en tenant compte à la fois de l'absorption atmosphérique et du rayonnement sombre émis par l'atmosphère elle-même. La composition moyenne actuelle de l'atmosphère étant suffisamment connue, le problème ne présente pas de difficultés particulières, mais les incertitudes sur cette composition en périodes géologiques ajoutent une approximation évidente aux données réalisables.
Milanković a été confronté à ces deux problèmes dans son travail, en leur apportant des solutions très rigoureuses et globales.

Cette formule résout avec toute la rigueur souhaitée le problème du calcul de l'insolation terrestre en l'absence d'atmosphère. Dans ce lieu figure à travers φ est λ (qui intervient à travers ω), alors que le temps passe ρ, δ est ω. Il se prête très bien à l'étude de la variation diurne de l'insolation, car dans ce cas il peut être pratiquement posé ρ est δ constante et ne varie que l'angle horaire ω du Soleil, mais pour l'étude des variations annuelles et séculaires de l'ensoleillement, ce serait très gênant.
Pour cette raison, il est conseillé de remplacer les formules (4a) et (4b) par d'autres moins précises mais plus faciles à utiliser, et en particulier:

Cette fonction se prête très bien à l'étude des variations annuelles de l'ensoleillement terrestre, mais moins bien pour les profanes, car elle est encore trop compliquée.

  • l'ensoleillement moyen d'un parallèle dans l'hémisphère nord (sud) un jour d'été moyen nord (sud), que nous désignerons par w e < Displaystyle w_>
    ( w ¯ et < displaystyle < overline >_> ), ou lors d'une journée d'hiver moyenne du nord (austral), que nous appellerons w h < Displaystyle w_> ( w ¯ h < Displaystyle < overline >_> ). Ces quatre grandeurs dépendent toujours de la latitude, mais quant à la dépendance du temps, elles n'en dépendent que par les variations séculaires du mouvement terrestre. Ils peuvent donc être remplacés très avantageusement dans l'étude des variations séculaires du climat à w déjà défini, mais avec moins de précision. Pour les calculer, nous indiquons avec W et < displaystyle W_> , W h < Displaystyle W_> ( W ¯ et < displaystyle < overline >_> , W ¯ h < Displaystyle < overline >_> ) les quantités de rayonnement solaire qui frappent l'unité de surface de latitude nord (sud) assignée, et avec T et < displaystyle T_> , T h < Displaystyle T_> ( T ¯ et < displaystyle < overline >_> , T ¯ h < Displaystyle < overline >_> ) la durée des saisons d'été et d'hiver dans la forêt boréale (austral). Ensuite, nous pouvons mettre, avec une approximation suffisante:

Les variables W et < displaystyle W_> , etc. dépend de la latitude ϕ, et on montre qu'ils dépendent aussi de l'inclinaison ε de l'écliptique et très peu d'excentricité est de l'orbite terrestre. Au lieu de cela les variables T et < displaystyle T_> , etc. ils ne dépendent que de est et longitude π de périhélie compté à partir de l'équinoxe réel de l'époque, ce qui nous amène à dire que w e < Displaystyle w_> est une fonction de ϕ, est, π ed ε.
Maintenant, appelant Δ ε la variation de l'inclinaison de l'écliptique (valeur de ε au moment moins la valeur actuelle), et en définissant avec T = T e - T h < Displaystyle T = T_-T_> la différence de durée des saisons (durée de la saison chaude moins la durée de la saison froide), les équations fondamentales pour l'étude des variations séculaires de l'ensoleillement terrestre sont démontrées:

Les coefficients W et 0 T < displaystyle < frac <>^<0>>>>, W h 0 T < Displaystyle < frac <>^<0>>>>, Δ W et 0 T < displaystyle < frac < Delta W_^<0>>>> e Δ W h 0 T < Displaystyle < frac < Delta W_^<0>>>> et les grandeurs variables Δ ε e Δ T sont fournis par des graphiques et des tableaux pré-calculés.

La théorie selon Milanković Modifier

L'un des résultats les plus remarquables obtenus par Milanković est d'avoir montré que les variations séculaires de l'insolation terrestre dérivant des variations séculaires des éléments du mouvement de la Terre sont, si elles sont correctement calculées, suffisantes pour justifier les variations importantes de certains climats. facteurs, en particulier de l'excursion annuelle de température.

Mais la théorie astronomique ne suffit pas à elle seule à fournir une explication exhaustive des variations climatiques du passé: en fait, la simple prédiction de l'excursion annuelle de température ne suffit pas à donner une image suffisamment complète du climat, faute de prévision mathématiquement fiable sur le les données relatives à l'évaporation, la circulation et la précipitation de la vapeur d'eau. Tant que le climat mathématique ne pourra pas reconstituer, au moins largement, la circulation de la vapeur d'eau dans l'atmosphère terrestre à partir des données fondamentales de l'insolation, il ne reste plus qu'à emprunter le chemin empirique des hypothèses, plus ou moins étayées par l'observation des données aujourd'hui.

Milanković - en accord avec certains auteurs, dont De Marchi, et contrairement à d'autres, dont Croll - estime que les conditions les plus favorables à l'expansion glaciaire sont celles d'une excursion annuelle minimale ou de contrastes saisonniers minimaux.
On retombe ici dans le champ des hypothèses. Cependant, une fois cette hypothèse acceptée, la théorie astronomique permet de calculer, avec une grande précision et pour chaque lieu sur terre, les époques où ces conditions minimales se sont produites. Cependant, il faut noter que Milanković n'a pas pleinement exploité toutes les possibilités de sa théorie, se limitant à une discussion générique et pour une seule latitude, se contentant d'avoir fourni un instrument d'investigation plutôt qu'une théorie complète, alors qu'elle n'aurait pas a été difficile d'élaborer un cadre complet avec la tendance séculaire des contrastes saisonniers à travers le monde.

Cette première période est suivie d'une seconde période dans l'hémisphère nord pendant laquelle les contrastes saisonniers ne changent que de manière peu significative et qui dure jusqu'à il y a environ 60 000 ans. Partant de cette époque, et se dirigeant toujours vers le passé, une seconde vague climatique commence pour l'hémisphère nord qui présente, il y a environ 72 000 ans, une nouvelle époque de contrastes saisonniers minimes. En allant plus loin vers le passé, les époques de contrastes saisonniers minimaux où, selon Milanković, des phénomènes glaciaires auraient pu se produire, sont les suivantes (il y a des milliers d'années):

  • pour l'hémisphère nord: 23 (discutable), 72, 116, 188, 230, 475
  • pour l'hémisphère sud: 106, 197, 313, 465.

Il est très probable que la glaciation maximale ait eu lieu pour l'hémisphère nord il y a environ 188 000 ans. Puisque le glaciaire est un phénomène qui tend à se renforcer et à se préserver, on peut penser à une grande période glaciaire de l'année -235.000 à l'année -180.000 un autre âge glaciaire aurait pu se produire vers l'année -475.000, avec une longue période interglaciaire de cette date à l'année -235 000. Enfin, d'autres glaciations moins importantes et plus récentes auraient pu avoir lieu vers les années -116 000, -72 000 et peut-être -23 000.

Ces résultats, auxquels arrive Milanković, sont étayés par certaines considérations découlant de la théorie du climat mathématique, qui dépasse le cadre de cette discussion. Cependant, il suffit de considérer que les conditions climatiques autour de l'année -188000, avec la durée de la saison chaude dépassant celle de la saison froide d'environ 20 jours et avec une inclinaison relativement faible de l'écliptique, sont très similaires à celles qui la théorie du climat mathématique indique pour le soi-disant État III: dans ces conditions, selon la théorie mathématique du climat, en correspondance avec la latitude + 48 ° l'insolation du État III équivaut à celui de l'état actuel par rapport à une latitude d'environ 8 ° plus au nord cela signifie en pratique qu'à l'époque le massif alpin, qui a une latitude moyenne d'environ 46 °, se trouvait dans la situation climatique que connaissent actuellement les côtes de la mer Baltique. Une glaciation alpine semble donc possible à cette époque.


Variations climatiques

Variations climatiques

Recherche sur v. c. sont systématiquement collectées par le GIEC (Groupe d'experts intergouvernemental sur les changements climatiques), qui a été créée depuis 1988 par deux agences des Nations Unies, à savoir l'OMM (Organisation météorologique mondiale) et le PNUE (Programme des Nations Unies pour l'environnement).

Le GIEC entreprend des recherches sur le climat menées dans toutes les régions du globe par des chercheurs de différents pays et rédige des documents d'orientation, principalement dans le but d'offrir une indication aux autorités politiques nationales et supranationales pour les orienter vers ces activités économiques et industrielles. qui ont un impact réduit sur les processus de changement climatique continu. A l'issue de chaque nouvelle collecte d'informations, des rapports sont rédigés dont le but est de guider les stratégies de tous les pays pour lutter contre le changement climatique afin d'essayer d'en atténuer les conséquences, notamment dans les plus pauvres, les plus vulnérables aux événements .météorologiques induites par les variations climatiques.

Le GIEC est divisé en quatre sous-groupes spécialisés et produit régulièrement des rapports scientifiques, techniques et socio-économiques visant à comprendre les modalités du changement climatique, ses conséquences potentielles et les indications possibles pour une adaptation et une réduction des effets sur l'environnement. Le premier sous-groupe étudie les aspects scientifiques du système climatique et les origines du changement climatique, dans une tentative de distinguer les changements naturels de ceux dus aux activités humaines. Le second évalue la sensibilité et la vulnérabilité des systèmes socio-économiques tant naturels qu'humains par rapport aux variations climatiques. Le troisième sous-groupe étudie les actions possibles visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre comme mécanisme de limitation et de maîtrise du changement climatique. Le quatrième sous-groupe, alors, le groupe de travail sur les inventaires nationaux des gaz à effet de serre, recueille les informations pour la compilation d'un catalogue de ces gaz qui, une fois rejetés dans l'atmosphère, augmentent l'effet de serre. Le GIEC a produit son quatrième rapport en 2007.

Dans une simplification du climat et de ses variations, un modèle thermodynamique efficace à l'échelle mondiale voit le bilan énergétique de la Terre à travers le flux d'énergie radiante. Le bilan est la somme algébrique du rayonnement entrant, principalement d'origine solaire, et du rayonnement sortant vers l'espace sidéral, émis à la fois par réflexion du rayonnement solaire et par effet thermique sous forme de rayonnement du corps noir. Le résultat d'un modèle de ce type est la température thermodynamique d'équilibre de l'atmosphère obtenue à partir de l'ensemble des observations météorologiques. Le pourcentage et les variations absolues de la concentration atmosphérique des gaz à effet de serre, des aérosols, du rayonnement solaire et des propriétés de la surface terrestre modifient l'équilibre thermodynamique sur lequel repose le système climatique. Concentrations atmosphériques de dioxyde de carbone (CO2), méthane (CH4) et le dioxyde d'azote (NO2), qui ont augmenté du fait des activités humaines depuis le début de l'ère industrielle, atteignent aujourd'hui des valeurs bien supérieures à celles de l'ère préindustrielle, mesurées par l'analyse de la paléo-glace antarctique et groenlandaise . La concentration de CO2 est passée d'une valeur au stade préindustriel d'environ 280 ppm (parties par million) à 379 ppm en 2005. La plage de variabilité historique de cette concentration, obtenue à partir du paléoghiacci, va de 170 à 300 ppm pendant 650 000 ans. La croissance annuelle du dioxyde de carbone au cours de la décennie 1995-2005 a été de 1,9 ppm / an, supérieure à la croissance moyenne observée depuis le début des mesures de CO.2. De 1960 à 2005, la croissance moyenne était de 1,4 ppm par an. L'augmentation est principalement due à l'utilisation de combustibles fossiles et, dans une moindre mesure, à la réduction des forêts absorbant le CO2 atmosphérique. L'émission totale de CO2 il est passé de 23,5 ± 1,5 Gt / an dans les années 1990 à 26,4 ± 1,1 en 2005. Le méthane atmosphérique a également connu une très forte augmentation en raison des activités humaines principalement agricoles et d'élevage, atteignant une concentration de 1732 ppb (parties par milliard) en 2005 contre une fourchette de 320 à 790 ppb sur les 650000 années de levés. Déduit du paléo polaire -glace.

Le rapport 2007 du GIEC attribue une très forte probabilité à l'augmentation de la concentration de gaz à effet de serre comme principale cause de l'augmentation de la température de l'atmosphère due à la diminution du rayonnement émis de la Terre vers l'espace. On pense que la combinaison des différents gaz donne une contribution radiative au réchauffement climatique de 2,3 ± 0,23 W / m 2, plus élevée que celle estimée pour les 10 000 dernières années. L'augmentation due au dioxyde de carbone était d'environ 20% de 1995 à 2005, et était la plus importante depuis une seule décennie au cours des 200 dernières années. Le V. c. en cours il présente un réchauffement sans équivoque, qui devient de plus en plus évident à partir des observations d'une augmentation de la température de l'atmosphère et des températures détectées à la surface des océans, d'un phénomène généralisé de fonte des glaces et des neiges pérennes et de l'élévation du niveau de la mer.

Sur les douze années entre 1995 et 2006, onze appartiennent à la série des douze années les plus chaudes depuis 1850, qui marquent le début des mesures instrumentales de la température de l'air. La rapidité de l'augmentation de la température dans la seconde moitié du siècle dernier a doublé par rapport à la première moitié du même. L'effet redouté des îlots de chaleur urbains semble avoir un effet négligeable sur le réchauffement climatique (à hauteur de seulement six millièmes de degré centigrade sur terre et sans contribution aux océans). L'augmentation de la vapeur d'eau dans l'atmosphère est compatible avec l'augmentation de la capacité de confinement due à l'augmentation de la température de l'air. Les glaciers et les neiges pérennes diminuent dans les deux hémisphères et seraient responsables de l'élévation du niveau de la mer au cours de la période 1993-2003. Le niveau global des océans a augmenté de 1,8 ± 0,5 mm par an de 1961 à 2003, mais de 1993 à 2003, la hauteur des mers a augmenté de 3,1 ± 0,7 mm par an. On estime que le processus d'élevage a commencé au 19ème siècle. et que l'augmentation moyenne au 20e était de 0,17 mètre. Les valeurs nouvelles et les plus récentes ont été dérivées d'observations de satellites géophysiques. De nombreux changements à long terme ont été observés dans le climat des zones continentales et régionales, et autour de bassins comme la Méditerranée: parmi ceux-ci, la réduction de l'extension de la calotte glaciaire arctique, la répartition différente des précipitations en quantité et en type, le la variation de la circulation des vents, l'intervention des périodes arides et des crues de plus en plus fréquentes.

Pour essayer de distinguer la composante anthropique de v. c. à partir de son propre rapport naturel, le GIEC, dans son quatrième rapport de 2007, a également examiné la recherche paléoclimatique. Les informations paléoclimatiques confirment l'hypothèse que le réchauffement observé dans la seconde moitié du siècle dernier est anormal par rapport aux 1300 dernières années. La dernière fois que les régions polaires ont eu une température plus élevée que l'actuelle remonte à environ 125000 ans, c'est-à-dire dans une période interglaciaire, particulièrement différente de l'actuelle, où le niveau de la mer était de 4 à 6 m au-dessus de la mer le courant et l’orbite terrestre étaient légèrement différents. La conclusion du quatrième rapport du GIEC accorde beaucoup d'attention au fait que la responsabilité de l'accélération de v. c. en cours est très probablement imputable aux activités humaines de variation du bilan thermodynamique terrestre, au sens d'une augmentation du rayonnement retenu par la planète. Les recommandations adressées aux autorités politiques convergent sur la nécessité de réduire l'impact des activités sur le climat.

La vulnérabilité des systèmes, naturels et humains

Les nouvelles connaissances acquises nous permettent d'évaluer certaines des conséquences de v. c. sur les écosystèmes naturels et les activités humaines. L'élévation de la température peut être suivie de divers effets, dont l'augmentation de la surface des lacs glaciaires, l'instabilité des sols sujets à pergélisol, la fréquence des avalanches.

Dans les régions polaires arctique et antarctique, les variations de température et de surface gelée modifieront les écosystèmes avec des conséquences qui modifieront certainement les biomes (c'est-à-dire les complexes vivants en relation avec les conditions environnementales) dans la zone de transition eau-glace, mettant les super prédateurs du chaîne à risque, comme, par exemple, les ours polaires et les épaulards. La variation de température entraînera une distribution différente des précipitations selon l'emplacement, l'intensité et la quantité. Dans l'agriculture, en particulier dans l'agriculture avancée où les produits dépendent de l'irrigation, il peut être nécessaire de trouver des ressources en eau dans d'autres endroits, qui se sont raréfiés en termes absolus ou en tout cas répartis différemment au fil des saisons. Dans les pays pauvres, l'agriculture pourrait donc subir des conséquences désastreuses, lorsque les pluies saisonnières attendues ne se produisent pas, ou se produisent sous des formes violentes et inutilisables. L'augmentation du niveau de la mer affectera directement les colonies et indirectement les aquifères côtiers par rapport à l'effet de la pénétration saline, qui augmentera en conséquence.

GIEC, Quatrième rapport d'évaluation "Changement climatique 2007", Genève 2007.


Changement climatique: les solutions

L 'Accord de Paris, signé en 2015 par les représentants de 196 gouvernements, a fixé les objectifs à atteindre pour lutter contre le changement climatique à travers une série d'initiatives, certaines sur une base volontaire et d'autres non.

Quels sont ces objectifs? Maintenir à moins de 2 degrés centigrades l'augmentation moyenne de la température mondiale jusqu'à la fin du siècle, par rapport à la température préindustrielle, e réduire les émissions de gaz à effet de serre de 55% d'ici 2050 et atteignant zéro d'ici 2060-2075.

Le secrétariat de l'ONU qui s'occupe du respect des paramètres décidés à Paris s'appelle la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques.

Chaque année, toutes les parties se réunissent comme une seule Flic (conférence des parties), pour avoir une discussion sur ce qui a été fait et ce qui doit encore être mis en œuvre.

Mais gérer ces solutions pour lutter contre le changement climatique est complexe et les engagements pris jusqu'à présent ne sont pas encore suffisants pour réduire les gaz à effet de serre.

De plus, les États-Unis se sont effectivement retirés et ont entamé le processus de sortie formelle de l'accord de Paris, comme annoncé par Donald Trump en 2017.

Seules les élections présidentielles de cette année pourraient renverser la situation si Trump n'est pas reconfirmé.

Le dernier rapport du GIEC (Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat, le comité scientifique de l'ONU sur le climat) en octobre 2018 a publié un rapport alarmant sur le climat: si le monde ne réduit pas immédiatement les émissions de gaz à effet de serre, dès Le réchauffement climatique en 2030 pourrait dépasser le seuil de +1,5 degré des niveaux pré-industriels, avec des conséquences désastreuses.

Quelques exemples? La nouvelle montée des mers, les périodes de sécheresse intense, les inondations, l'augmentation des tempêtes et des ouragans, avec de graves répercussions sur des millions de personnes.

Le niveau actuel des gaz à effet de serre ne nous permet pas d'attendre plus longtemps.

La bataille pacifique que mène la militante suédoise Greta Thunberg, avec tous les jeunes qui ont décidé de soutenir et de suivre son exemple, se concentre précisément sur la nécessité d'agir d'urgence, avec des décisions et des actions concrètes.

L'avenir "est la seule chose dont nous ayons besoin", déclare Greta.

La COP25 s'est tenue à Madrid du 2 au 13 décembre 2019, qui s'est terminée sans accord clair sur les émissions de CO2.

Le tout reporté à Cop26 à Glasgow qui, en raison de la pandémie de coronavirus, a été reporté de novembre 2020 à 2021.

D'ici la fin de l'année, les différents Etats devront présenter de nouveaux plans nationaux pour ne pas dépasser le seuil de 2 ° au-dessus de la température moyenne pré-industrielle sur terre, à abaisser à 1,5 °, selon des rapports scientifiques.

Avec les plans actuels, il viendrait à + 3,2 ° d'ici la fin du siècle.

Nous serions à un point de non retour: une catastrophe climatique pour la planète, mais aussi pour l'humanité.


Les grands changements climatiques du passé (et pourquoi c'est différent aujourd'hui)

Les oscillations orbitales, la tectonique des plaques, les changements évolutifs et d'autres facteurs ont amené la planète à entrer et à sortir d'une série d'âges glaciaires (© Yadid Levy / AGF)

À différentes époques de son passé, la Terre a été à la fois une boule de neige et une serre brûlante. Mais si le climat a changé avant l'arrivée des humains, comment pouvons-nous être sûrs que la responsabilité du réchauffement dramatique actuel est la nôtre?

Cela dépend en partie du fait que nous pouvons démontrer sans équivoque le lien de causalité entre les émissions de dioxyde de carbone dues aux activités humaines et l'augmentation de 1,28 ° C (et plus) des températures mondiales par rapport à l'ère préindustrielle. Les molécules de CO2 ils absorbent les rayons infrarouges, donc s'il y en a plus dans l'atmosphère, ils emprisonnent une plus grande quantité de chaleur rayonnée de la surface de la terre.

Mais les paléoclimatologues ont également fait d'énormes progrès dans la compréhension des processus derrière le changement climatique de la Terre. Ce qui suit est un aperçu de dix façons dont le climat change en raison de causes naturelles et une comparaison entre chacune d'elles et ce qui se passe aujourd'hui.

Vue d'artiste de la Terre "boule de neige" (© SPL / AGF) Cycles solaires
Ordre de grandeur: Refroidissement de 0,1 ° C à 0,3 ° C
Échelle de temps: épisodes de ralentissement de l'activité solaire qui durent de 30 à 160 ans, à des siècles d'intervalle

Tous les 11 ans, le champ magnétique du Soleil s'inverse et, ce faisant, fixe le rythme d'un cycle de onze ans au cours duquel l'activité solaire augmente puis diminue. Cependant, cette variation de l'activité solaire est modeste et a un impact négligeable sur le climat de la Terre. Les plus significatifs sont les «grands minima solaires», périodes d'activité solaire réduite durant des décennies et se produisant 25 fois au cours des 11 000 dernières années.

Un exemple récent, le Maunder Minimum, qui a eu lieu entre 1645 et 1715, a vu l'énergie du Soleil chuter entre 0,04 et 0,08% en dessous de la moyenne moderne. Les scientifiques ont longtemps cru que le minimum de Maunder pouvait avoir causé le `` petit âge glaciaire '', une période froide qui a duré du 15ème au 19ème siècle plus récemment, cependant, il a été montré que ce minimum était trop petit et ne s'est pas produit à le temps, juste pour expliquer le refroidissement, qui était probablement plus dû à l'activité volcanique. Au cours des cinquante dernières années, le Soleil a réduit son activité tandis que la Terre s'est progressivement réchauffée, de sorte que le réchauffement climatique ne peut pas être attribué au Soleil.

Soufre d'origine volcanique
Ordre de grandeur: refroidissement de 0,6 ° C à 2 ° C
Échelle de temps: de 1 à 20 ans

En l'an 539 ou 540 après JC, le volcan Ilopango au Salvador explosa dans une éruption si violente que la colonne éruptive atteignit très haut dans la stratosphère. Les étés froids, les sécheresses, les famines et les épidémies ont dévasté les sociétés du monde entier. Des éruptions comme celle d'Ilopango injectent des gouttelettes d'acide sulfurique réfléchissant dans l'atmosphère, qui bloquent la lumière du soleil et provoquent un refroidissement du climat. En conséquence, la banquise peut devenir plus grande, refléter plus de lumière solaire dans l'espace et prolonger ainsi le refroidissement global.

L'Ilopango a provoqué une baisse d'environ 2 ° C qui a duré vingt ans. Plus récemment, l'éruption de Pinatubo aux Philippines en 1991 a refroidi le climat mondial de 0,6 ° C pendant 15 mois. La présence de soufre d'origine volcanique dans l'atmosphère peut provoquer des perturbations, mais à l'échelle de l'histoire terrestre, c'est un phénomène minuscule et passager.

Le champignon de l'éruption du Pinatubo (© USGS) Changements climatiques à court terme
Ordre de grandeur: jusqu'à 0,15 ° C
Échelle de temps: de 2 à 7 ans

En plus des conditions météorologiques qui se répètent au fil des saisons, il existe d'autres cycles à court terme qui ont un effet sur les précipitations et les températures. La plus importante, El Niño-Oscillation australe, implique des changements dans la circulation atmosphérique dans la zone tropicale de l'océan Pacifique, qui se produisent tous les 2 à 7 ans et ont une très forte influence sur les précipitations en Amérique du Nord. L'oscillation nord-atlantique et le dipôle de l'océan Indien sont deux autres phénomènes ayant de forts effets régionaux et interagissent tous deux avec l'oscillation australe El Niño.

Dans le passé, les interconnexions entre ces cycles ont rendu difficile la démonstration que les changements climatiques induits par l'homme avaient une signification statistique et n'étaient pas simplement un autre exemple de variation naturelle. Mais plus récemment, le changement climatique anthropique a largement dépassé les variations naturelles en termes de climat saisonnier et de températures. L'édition 2017 des États-Unis L'évaluation nationale du climat a conclu qu '«il n'y a aucune preuve convaincante dans les observations que les cycles naturels peuvent expliquer les changements observés dans le climat».

Oscillations orbitales
Ordre de grandeur: environ 6 ° C au cours du dernier cycle de 100000 ans varie selon les âges géologiques
Échelle de temps: cycles réguliers et superposés de 23000, 41000, 100000, 405000 et 2400000 ans

L'orbite de la Terre oscille lorsque le Soleil, la Lune et d'autres planètes changent de position relative. Ces oscillations cycliques, appelées cycles de Milankovitch, provoquent une variation allant jusqu'à 25% de la quantité de lumière solaire qui atteint les latitudes moyennes et conduisent donc à une oscillation du climat. Ces cycles ont toujours existé et ont donné lieu à l'alternance des couches de sédiments que l'on voit sur les falaises ou les parois rocheuses.

Pendant le Pléistocène, qui s'est terminé il y a environ 11700 ans, les cycles de Milankovitch ont fait passer notre planète à travers plusieurs périodes glaciaires. Lorsque l'orbite de la Terre a rendu les étés plus chauds que la moyenne dans l'hémisphère nord, les énormes glaciers d'Amérique du Nord, d'Europe et d'Asie ont fondu alors que l'orbite se refroidissait au large des étés nordiques, les glaciers ont recommencé à croître. Puisque les océans absorbent moins de CO2 quand ils sont plus chauds, les niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère montaient et descendaient au rythme de ces oscillations orbitales, amplifiant leurs effets.

Aujourd'hui, la Terre s'approche d'un autre point minimum d'insolation dans l'hémisphère nord, donc sans émissions humaines de CO2 nous nous dirigerions vers une autre ère glaciaire au cours des 1 500 prochaines années environ.

Quand la journée a duré dix-huit heures

Un soleil jeune et faible
Ordre de grandeur: pas d'effet net sur la température
Échelle de temps: constant

Bien que la luminosité du Soleil fluctue sur une échelle de temps plus courte, elle augmente globalement de 0,009% tous les millions d'années et a augmenté de 48% depuis la naissance du système solaire il y a 4,5 milliards d'années.

Il s'ensuit donc qu'avec un Soleil jeune et encore faible, la Terre aurait dû être entièrement recouverte de glace pendant la première moitié de son existence. Au lieu de cela, paradoxalement, les géologues ont trouvé des roches vieilles de 3,4 milliards d'années qui se sont formées dans les eaux agitées par les vagues. Il est probable que le climat primordial étonnamment chaud de la Terre s'explique par une combinaison de facteurs tels que moins d'érosion terrestre, un ciel plus clair, une durée de journée plus courte et la composition particulière de l'atmosphère terrestre, qui n'était pas encore riche en oxygène.

Les conditions douces dans la seconde moitié de l'existence de la Terre, malgré l'augmentation de la luminosité du Soleil, ne créent pas de paradoxe: la planète dispose d'un thermostat naturel, lié au processus d'altération, qui contrebalance les effets de la lumière supplémentaire, stabilisant la température de la Terre (voir ci-dessous).

Dioxyde de carbone et thermostat naturel
Ordre de grandeur: contrebalance d'autres changements
Échelle de temps: 100 000 ans ou plus

Le principal sélecteur pour réguler le climat de la Terre depuis ses origines a toujours été le niveau de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, puisque le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre persistant qui emprisonne la chaleur qui tente de s'échapper de la planète.

Pour émettre du CO2 dans l'atmosphère se trouvent les volcans, les roches métamorphiques et l'oxydation du carbone dans les sédiments érodés, tandis que les réactions chimiques avec les silicates éliminent le dioxyde de carbone de l'atmosphère et l'enterrent sous forme de calcaire. L'équilibre entre ces processus fonctionne comme un thermostat, car lorsque le climat se réchauffe, les réactions chimiques deviennent plus efficaces pour éliminer le CO2 de l'atmosphère, freinant ainsi le chauffage. À mesure que le climat se refroidit, les réactions deviennent moins efficaces, ce qui ralentit le refroidissement. En conséquence, le climat de la Terre est resté relativement stable sur une plus longue échelle de temps, résultant en un environnement habitable. En particulier, les niveaux moyens de dioxyde de carbone ont baissé régulièrement en réponse à l'augmentation de la luminosité du Soleil.

Cependant, ce thermostat naturel lié au processus de vieillissement a besoin de centaines de milliers d'années pour réagir aux variations des niveaux de CO.2 dans l'atmosphère. Les océans absorbent et éliminent un peu plus rapidement l'excès de carbone, mais même ce processus prend des millénaires et peut être submergé, ce qui conduit à l'acidification des océans. Chaque année, la combustion de combustibles fossiles émet environ 100 fois plus de dioxyde de carbone que les volcans, une quantité trop grande et trop rapide pour que les océans et le thermostat naturel du temps le neutralisent et c'est pourquoi le climat surchauffe et les océans sont acidifiant.

© Jed Share / Kaoru Share Tectonique des plaques
Ordre de grandeur: environ 30 ° C au cours des 500 derniers millions d'années
Échelle de temps: des millions d'années

Le déplacement des masses continentales sur la croûte terrestre peut lentement ramener le thermostat naturel de l'altération à un nouveau niveau d'équilibre.

En général, la planète s'est refroidie au cours des 50 derniers millions d'années, car les collisions entre les plaques tectoniques ont amené à la surface des roches chimiquement réactives telles que les basaltes et les cendres volcaniques dans l'environnement chaud et humide des tropiques, augmentant le taux de réactions qu'elles éliminer le dioxyde de carbone de l'atmosphère. De plus, au cours des 20 derniers millions d'années, la formation de l'Himalaya, des Andes, des Alpes et d'autres montagnes a plus que doublé le taux de phénomènes d'érosion, augmentant la météorisation. Le retrait de l'Amérique du Sud et de la Tasmanie de l'Antarctique il y a 35,7 millions d'années a également contribué à la tendance au refroidissement, ce qui a donné naissance à un nouveau courant océanique autour de l'Antarctique. Le nouveau courant a donné une vigueur renouvelée à la circulation océanique et au plancton qui consomme du dioxyde de carbone en raison de l'augmentation significative de la taille des glaciers antarctiques.

Auparavant, dans le Jurassique et le Crétacé, il y avait des dinosaures en Antarctique, car l'activité volcanique accrue, en l'absence de ces chaînes de montagnes, soutenait les niveaux de CO.2 dans l'atmosphère égale à environ 1000 parties par million contre 415 ppm aujourd'hui. La température moyenne de ce monde sans glace était de 5 à 9 ° C plus chaude qu'aujourd'hui, et le niveau de la mer était d'environ 75 mètres plus haut.

Impacts des astéroïdes
Ordre de grandeur: refroidissement à environ 20 ° C suivi d'un chauffage à 5 ° C (Chicxulub)
Échelle de temps: siècles de refroidissement, 100000 ans de réchauffement (Chicxulub)

La base de données d'impact de la terre reconnaît 190 cratères d'impact confirmés sur Terre à ce jour. Aucun d'entre eux n'a eu d'effet perceptible sur le climat de la Terre, à l'exception de l'impact de Chicxulub, qui a pulvérisé une partie du Mexique il y a 66 millions d'années et a exterminé les dinosaures. Les modèles informatiques suggèrent que l'impact de Chicxulub a projeté suffisamment de poussière et de soufre dans la haute atmosphère pour réduire la lumière du soleil et refroidir la Terre de plus de 20 ° C, ainsi qu'acidifier les océans.

Il a fallu des siècles à la planète pour revenir à la température d'avant l'impact, puis elle s'est réchauffée de 5 ° C supplémentaires en raison du dioxyde de carbone libéré dans l'atmosphère par le calcaire mexicain qui avait été pulvérisé. On ne sait toujours pas si l'activité volcanique en Inde en même temps que cet impact a pu exacerber le changement climatique et l'extinction massive.

Changements évolutifs
Ordre de grandeur: différent selon l'événement environ 5 ° C de refroidissement à l'Ordovicien tardif (il y a 445 millions d'années)
Échelle de temps: des millions d'années

Il est parfois arrivé que l'évolution de nouvelles formes de vie ait réinitialisé le thermostat terrestre. Par exemple, les cyanobactéries photosynthétisantes qui ont émergé il y a environ 3 milliards d'années ont commencé à terraformer la planète avec la libération d'oxygène. Avec leur prolifération il y a 2,4 milliards d'années, la quantité d'oxygène dans l'atmosphère a finalement augmenté, tandis que les niveaux de dioxyde de carbone ont chuté. Cela a plongé la Terre dans une série de phases «boule de neige» pendant 200 millions d'années. L'évolution de la vie marine plus grande que les micro-organismes a commencé une autre série de phases de boule de neige il y a 717 millions d'années, dans ce cas, parce que ces organismes ont commencé à larguer des débris au fond de l'océan, éliminant le carbone de l'atmosphère pour le faire se retrouver dans l'abîme et finalement enterrer lui.

Lorsque les premières plantes terrestres sont apparues (environ 230 millions d'années plus tard, à l'Ordovicien), elles ont commencé à former la biosphère terrestre, enterrant le carbone dans les masses continentales et extrayant les nutriments du sol qui se déversaient ensuite dans les océans, favorisant ici aussi la floraison. de la vie. Il est probable que ces changements aient déclenché l'ère glaciaire qui a commencé il y a environ 445 millions d'années. Plus tard, au Dévonien, l'évolution des arbres a encore réduit le dioxyde de carbone et les températures, rejoignant la formation de montagnes pour lancer l'ère glaciaire paléozoïque.

Grandes provinces ignées
Ordre de grandeur: chauffage environ 3-9 ° C
Échelle de temps: des centaines de milliers d'années

Les grandes provinces ignées, les énormes coulées de lave et le magma souterrain à l'échelle continentale ont déclenché de nombreuses extinctions massives sur Terre. Ces événements volcaniques ont apporté avec eux tout un arsenal d'outils mortels (y compris les pluies acides, les brouillards acides, l'empoisonnement au mercure et la destruction de la couche d'ozone, et en même temps ils ont provoqué le réchauffement de la planète en libérant d'énormes quantités de méthane et d'anhydride dans le atmosphère, le dioxyde de carbone à des taux plus rapides que le thermostat de vieillissement naturel aurait pu faire face.

La cause de la plus grande catastrophe environnementale

Dans l'événement qui s'est produit à la fin du Permien, il y a 252 millions d'années, qui a fait disparaître 81% des espèces marines, le magma souterrain a enflammé du charbon en Sibérie, a porté le niveau de dioxyde de carbone dans l'atmosphère à 8000 parties par million. et élevé la température de 5 à 9 ° C. Le maximum thermique du Paléocène-Éocène, un événement plus petit survenu il y a 56 millions d'années, a cuit du méthane dans les gisements de pétrole de l'Atlantique Nord et l'a injecté dans l'atmosphère, chauffant la planète de 5 ° C et acidifiant les océans au cours de la période suivante, les alligators et les palmiers ont prospéré. sur les côtes arctiques. Des rejets similaires de dépôts de carbone fossile se sont produits à la fin du Trias et au début du Jurassique et ont eu les conséquences du réchauffement climatique, de la présence de zones mortes dans les océans et de l'acidification des océans eux-mêmes.

Si ces choses vous semblent familières, c'est parce que l'activité humaine a aujourd'hui des effets similaires. Comme un groupe de recherche étudiant l'événement à la fin du Trias a écrit en avril dans "Nature Communications": "Nos estimations suggèrent que la quantité de CO2 injecté dans l'atmosphère triasique par chaque impulsion magmatique est comparable aux émissions anthropiques projetées pour le 21e siècle ».


(L'original de cet article a été publié le 21 juillet 2020 sur QuantaMagazine, une publication éditoriale en ligne indépendante promue par la Fondation Simons pour améliorer la compréhension publique de la science. Traduction par Alfredo Tutino, édité par Le Scienze. Reproduction autorisée, tous droits réservés)

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Les variations climatiques peuvent-elles influencer l'évolution d'une civilisation?

Depuis environ 4 milliards d'années, le climat et la vie sur notre planète ont évolué dans un entrelacement mutuel d'événements géologiques, climatiques et biologiques culminant dans l'environnement dans lequel nous vivons aujourd'hui. Les changements climatiques à grande échelle tout au long de l'histoire de la Terre se sont accompagnés de changements évolutifs rapides. Les extinctions, la spéciation, l'émergence de nouveaux organismes sont les événements qui se sont produits pour s'adapter à des conditions environnementales modifiées.

Changements du climat du passé

L'explosion évolutive de Cambrien c'est arrivé, par exemple, il y a environ 541 millions d'années. Il a vu la prolifération de formes de vie complexes dans les océans, probablement en raison d'une augmentation de la quantité d'oxygène présente dans l'eau de mer.

L'extinction du permien, Il y a 252 millions d'années, a plutôt été déclenchée par une intense activité volcanique qui a duré des milliers d'années dans la région de la Sibérie actuelle. Ce dernier événement a conduit à une augmentation des émissions de dioxyde de carbone (CO 2) dans l'atmosphère qui a anéanti environ 90% des espèces marines et 70% des espèces terrestres.

Les reconstitutions du climat des derniers millénaires suggèrent une interaction continue entre les variations climatiques et les changements des sociétés humaines. En particulier, certaines recherches menées dans le bassin méditerranéen et en Europe centrale, ont identifié des liens étroits entre les variations du climat et l'évolution des civilisations et des empires.

En particulier, un ensemble de indicateurs paléoclimatiques marins et continentaux témoigne que les conditions climatiques pendant l'existence de l'Empire romain ont changé de manière significative.

Que nous disent les indicateurs paléoclimatiques?

Un groupe de chercheurs, analysant la coquille de microorganismes marins (foraminifères planctoniques) a pu faire des estimations de la température de surface de la mer Méditerranée du dernier 5000 ans. Les échantillons analysés proviennent de séquences sédimentaires prélevées dans la mer Égée, la Manche de Sicile, la mer d'Alboran et le bassin de Minorque. Grâce à ces observations, la période la plus chaude des 2 000 dernières années semble être celle qui comprend les 500 premières années de l'ère commune. Pendant cette période, les températures de surface de la mer sont environ 2 ° C supérieures à la moyenne calculée sur toute la période.

Cette phase climatique, également appelée Optimum climatique romain, coïncidait à peu près avec la naissance et l'épanouissement de l'Empire romain, favorisant probablement son expansion.

Dans le même but, une autre étude a reconstitué les précipitations et les températures estivales en analysant les cernes de croissance des arbres en Europe centrale. Dans ce cas également, l'équipe d'érudits a trouvé des correspondances entre les étés chauds et pluvieux et les périodes de prospérité de l'Empire (entre 100 avant JC et 250 après JC).

Dans la même étude, entre 250 et 600 après JC, il est apparu que les changements climatiques rapides correspondaient à des périodes de sécheresse, d'inondations, de froid, souvent associées à des épidémies.

Le cas de l'Empire romain

La naissance de l'Empire romain remonte à 27 avant JC, lorsque l'empereur Gaius Julius César Auguste mieux connu comme Octave, Il a pris le pouvoir. La déposition du dernier empereur romain d'Occident, Romolo Augustolo, en 476 après J.-C. sanctionne définitivement sa fin.

La période de naissance et de développement de l'Empire coïncide donc précisément avec cette période déjà mentionnée, à laquelle les savants attribuent des températures douces et des conditions climatiques stables.

Dans la première partie de ce qui couvre une période d'environ 600 ans, à partir de 27 avant JC vers 300 après J.-C., le climat n'a pas subi de variations particulières. En particulier entre 100 A.D. et 250 A.D. Des conditions agricoles exceptionnellement favorables se sont produites, favorisant la prospérité et le développement au moins jusqu'à environ 300 après J. .

Au cours de cette même période, leEgypte vécu une période de prospérité. Avec la Sicile, il a obtenu le titre de grenier de l'empire, produisant de grandes quantités de céréales. Dans les années qui ont précédé cela, pas moins de sept des neuf crues du Nil au premier siècle avant JC. en fait, ils n'étaient pas suffisants pour fertiliser une superficie suffisamment grande. Les 329 années suivantes, en revanche, furent caractérisées par une augmentation de la fréquence des crues favorables, assurant un approvisionnement continu en blé, orge et épeautre vers Rome et d'autres régions de l'Empire.

L'arrivée d'un changement climatique rapide

Commençant par à propos de 300 après J.-C.. des fluctuations climatiques rapides ont commencé à apparaître, ce qui a probablement fortement interféré avec le sort des peuples européens. Les changements ont affecté différentes régions de l'empire, mais de manières et à des époques différentes. Bien que les données physiques et historiques ne coïncident pas parfaitement, elles existent toutefois des convergences surprenantes sur les séquences des événements les plus connus.

La période entre 250 et 600 après J.-C. était caractérisé par changement climatique rapide sur une échelle annuelle à dix ans. Le phénomène a été causé par plusieurs facteurs, les principaux étant:

  • variations deactivité solaire
  • les fluctuations des indices climatiques qui régulent les précipitations sur les continents (comme El Niño de l'océan Pacifique centre-sud et de la NAO de l'océan Atlantique Nord)
  • reprise de activité volcanique dans différentes régions de la planète.

Des sécheresses, des inondations, des températures basses se sont produites pendant cette période et, combinées à des épidémies fréquentes, ont mis à rude épreuve la population, détruisant la capacité de produire de la nourriture des sociétés agricoles de l'époque. Ce fut une période de troubles politiques, de changements culturels, d'invasions barbares et d'instabilité économique et sociale dans diverses provinces de l'Empire. Des événements qui, au fil du temps, par des phases alternées de crise et de reprise, ont provoqué son effondrement définitif.

Changements climatiques et invasions barbares

Les historiens et les archéologues ont toujours débattu de la question de savoir si les conditions climatiques étaient également liées aux invasions barbares. Au-delà des frontières romaines orientales, en Asie centrale, vivaient diverses populations nomades. Leur expansion avait interféré et interféré avec la vie des empires établis d'Eurasie. Le pastoralisme, une partie importante de leur économie, les rend particulièrement sensibles aux fluctuations des précipitations et du climat.

Un événement décisif pour la descente de ces populations vers les frontières de l'Empire fut la tombe sécheresse du quatrième siècle qui a duré près de 40 ans. C'était l'un des pires des 2000 dernières années, à partir de 338 après JC. et s'est terminé en 377. La dynamique de l'événement a joué un rôle crucial dans l'orientation des populations nomades, la Huns, à la recherche de nouveaux pâturages et lieux de pillage. Des sources historiques indiquent que ceux-ci ont atteint les rives du Don en 370 après JC. et ils l'ont traversé cinq ans plus tard. Leurs attaques dans la région au nord de la mer Noire ont poussé les populations locales, je Goths, pour demander l'asile et entrer dans l'Empire romain. Par la suite, en 378, ce dernier l'attaqua également, battant l'empereur d'Orient Valente à Andrinople.

Apprenez du passé

De cette brève analyse, il semble donc clair comment le bien-être social et économique d'une société peut être lié aux changements rapides du climat. Des exemples du passé peuvent suggérer ce à quoi on peut s'attendre dans un proche avenir comme un effet du changement climatique rapide que nous connaissons.

Aujourd'hui, nous sommes potentiellement moins vulnérables à ce type de phénomènes que nos ancêtres. Cependant, nous ne pouvons pas nous considérer à l’abri des effets des conditions climatiques prévues dans un proche avenir. Nous ne devons pas et ne pouvons pas continuer à croire que nous sommes isolés et étrangers aux variations du milieu naturel qui nous entoure.

En couverture: le Forum romain, photo de L. Cafarella


Variations climatiques de la Terre

Mouvements millénaires de la Terre et variations climatiques

La durée de chaque saison astronomique dépend de la vitesse à laquelle la Terre parcourt le tronçon d'orbite correspondant. Comme la précession des équinoxes modifie la position des saisons sur l'orbite, au cours des millénaires il y a aussi une variabilité de leur durée (voir figure).

Actuellement, le semestre automne-hiver tombe pour notre hémisphère nord dans le secteur de l'orbite terrestre le plus proche du périhélie, où la Terre a une vitesse de révolution plus élevée, et dure donc environ 7 jours et 6 heures de moins que le semestre printemps-été., qui correspond au tronçon d'orbite le plus proche de l'aphélie (où la vitesse de la Terre est plus lente). Mais dans environ 10 500 ans, la situation sera inverse.

A cela, il faut ajouter que la distance Terre-Soleil, qui varie au cours de l'année, influe également sur le réchauffement, mais pas dans une mesure considérable. Si un hémisphère a son hiver lorsque la Terre est à la distance la plus proche du Soleil - comme c'est actuellement le cas pour l'hémisphère Nord - il fera moins froid et la saison estivale sera moins chaude car elle est plus éloignée du Soleil. Lorsque cela se produit dans un hémisphère, dans l'autre, il y a la situation inverse. En raison de la précession des équinoxes, il y a un changement continu dans cet état de choses: les deux hémisphères passent alternativement d'une situation à l'autre.

L'oscillation de l'excursion calorique annuelle (c'est-à-dire la différence d'échauffement entre les deux saisons extrêmes) produite par la précession des équinoxes varie en intensité avec le temps, en conséquence d'un autre mouvement millénaire de notre planète, à savoir la variation d'excentricité du orbite puisque la différence entre les distances Soleil-aphélie et Soleil-périhélie varie avec elle.

Le changement d'inclinaison de l'axe de la Terre a également des effets importants sur les conditions climatiques de notre planète. En effet, lorsque l'inclinaison de l'axe - par rapport à la perpendiculaire au plan de l'orbite - prend des valeurs plus importantes, le contraste saisonnier devient plus marqué dans le cas contraire, ce contraste est réduit. Compte tenu de la lenteur de ces mouvements, les variations climatiques qu'ils induisent sont extrêmement graduelles et échappent donc à l'observation directe. Cependant, nous savons qu'ils sont l'une des principales causes des glaciations.

(En haut de la figure) Précession des équinoxes. Le mouvement biconique de l'axe de la Terre modifie la disposition dans l'espace du plan équatorial céleste (qui est perpendiculaire à l'axe) et détermine donc la rotation horaire de l'intersection entre ce plan et le plan de l'écliptique, c'est-à-dire la ligne du équinoxes (précession).

Les glaciations

Le fait que les trois mouvements millénaires décrits ne modifient pas substantiellement l'ensoleillement total de la Terre, mais seulement sa distribution à différentes latitudes et tout au long de l'année, pourrait suggérer que leurs effets sur le climat sont modestes. En revanche, l'hypothèse - proposée par l'astronome M. Milankovitch dans la première moitié du XXe siècle - est désormais acceptée, selon laquelle les glaciations qui se sont probablement produites cinq fois au cours des 2 derniers millions d'années doivent être liées à la principaux mouvements millénaires de notre planète.

L'une des causes déterminantes de l'alternance des âges glaciaires et interglaciaires n'est pas tant la variation de l'insolation globale de la Terre, mais plutôt l'insolation estivale, qui aux hautes latitudes peut varier jusqu'à 20%, soit bien plus que l'insolation totale, conséquence des mouvements millénaires de la Terre (voir figure). En effet, dans les zones situées aux hautes latitudes (ainsi que sur les chaînes de montagnes qui atteignent les plus hautes altitudes), la neige s'accumule facilement même pendant un hiver relativement doux, comme c'est le cas lorsque la Terre est proche du périhélie. Mais il est important de considérer combien de neige tombée en hiver peut être préservée pendant l'été: cela dépend essentiellement de l'ampleur de l'ensoleillement estival.

(En haut de la figure) La variation de l'excentricité de l'orbite modifie l'intensité des oscillations climatiques dues à la précession des équinoxes.

À La situation la plus favorable pour le développement des calottes glaciaires de l'hémisphère nord. L'hiver tombe près du périhélie et est donc plus doux, tandis que l'été tombe près de l'aphélie et est donc plus frais en même temps l'excentricité maximale de l'orbite diminue la distance Soleil-périhélie et augmente celle du Soleil-aphélie, atténuant encore plus l'hiver et rendant l'été encore plus frais.

B. Pour l'hémisphère nord, c'est la situation la plus défavorable à l'expansion glaciaire: en effet, l'été est particulièrement chaud, à la fois parce qu'il se produit en péri et en I, et parce que ce dernier est situé à sa plus courte distance du soleil.

C.., RÉ.. Dans ces situations, les conditions climatiques sont intermédiaires par rapport aux deux précédentes.

Si le rayonnement solaire qui atteint des latitudes élevées pendant la saison estivale est inférieur à la normale, comme cela se produit lorsque l'été survient dans l'aphélie, les neiges qui tombent pendant la saison froide ne peuvent pas fondre complètement, mais s'accumulent d'année en année et se transforment lentement en glace . De cette façon, les calottes glaciaires commencent à s'étendre et notre planète entre dans une ère glaciaire. Si, au contraire, pendant l'été l'ensoleillement augmente, comme cela se produit lorsque cette saison se produit au périhélie, une plus grande quantité de glace fond que celle qui peut être remplacée par les neiges d'hiver, donc les glaciers ont tendance à reculer et un climat est établi sur la Terre plus chaud (interglaciaire).

Parmi les facteurs qui contribuent à rendre le climat de la Terre difficile à interpréter - et donc à prévoir - se trouvent les processus dits de rétroaction: ce sont des mécanismes qui, déclenchés par le chauffage (ou le refroidissement), peuvent renforcer davantage l'effet de chauffage (ou le refroidissement), auquel cas ils sont dits positifs, ou ils peuvent le contrecarrer, auquel cas ils sont dits négatifs (voir figure). La recherche scientifique continue de se découvrir inédite mais voyons les principales connues à ce jour.

L'albédo est la relation entre l'énergie réfléchie par un objet et cet incident sur celui-ci. Dans l'ensemble, l'albédo du système Terre-atmosphère a actuellement une valeur de 0,35 (donc un peu plus d'un tiers de l'énergie solaire incidente est réfléchie). Tout facteur capable de modifier cette valeur peut faire varier l'énergie absorbée par la planète. Par exemple, la fonte des glaces aux hautes latitudes due au réchauffement climatique pourrait avoir pour effet de diminuer l'albédo de ces zones, avec pour résultat d'augmenter l'énergie absorbée par le système Terre-atmosphère (rétroaction positive).

(Haut de la figure) Les processus de rétroaction sont des mécanismes par lesquels un changement est suivi d'une réaction qui peut renforcer ou contrer ce changement.

L'évolution des courants océaniques est liée aux vents et surtout à la circulation thermohaline (qui dépend de la température et de la salinité des océans). Si la circulation thermohaline devait être bloquée en raison du réchauffement climatique, il pourrait y avoir une diminution de la température moyenne de grandes zones en Europe (rétroaction négative).

Les processus biochimiques dans le sol, par les bactéries et autres micro-organismes, conduisent à l'émission de CO2. Si l'effet du chauffage augmente l'activité microbienne dans le sol et que des gaz à effet de serre stockés dans le pergélisol sont libérés, il est possible que les émissions de ces gaz augmentent plus rapidement (rétroaction positive).

Selon certaines prévisions, la hausse de la température de notre planète devrait également entraîner une augmentation de la vapeur d'eau dans l'atmosphère, qui - se condensant dans les nuages ​​- pourrait protéger les rayons solaires entrants (rétroaction négative). Mais les nuages ​​peuvent également absorber un rayonnement solaire supplémentaire et contribuer au réchauffement atmosphérique (rétroaction positive). Il reste à déterminer lequel des deux effets prévaut.

J'ai choisi d'inclure cette information (tirée du livre suivant) car vous lisez souvent des commentaires dans divers blogs, de personnes qui semblent n'avoir aucune idée claire sur certains phénomènes terrestres comme le réchauffement climatique (certains disent que c'est un canular), l'inversion des pôles, la variation de l'inclinaison de la terre, etc. Eh bien, dans ce livre tout est bien expliqué et de manière "très compréhensible" puisqu'il s'agit d'un texte destiné aux lycées. Je pense que beaucoup de gens auraient besoin de lire un livre de ce type, entre autres, il est très intéressant car il traite de différents sujets, et est bien structuré, mais surtout "mis à jour".


Vidéo: Linfluence des changements climatiques dans les premiers peuplements de lEurope