Qu’est-ce qui cause les cycles glaciaires-interglaciaires ?
Les variations de l’orbite de la Terre à travers le temps ont changé la quantité de rayonnement solaire que la Terre reçoit à chaque saison. Les périodes interglaciaires ont tendance à se produire pendant les périodes de rayonnement solaire estival plus intense dans l’hémisphère nord. Ces cycles glaciaires-interglaciaires ont connu des hauts et des bas tout au long de la période quaternaire (les 2,6 millions d’années passées). Depuis le milieu du Quaternaire, les cycles glaciaires-interglaciaires ont une fréquence d’environ 100 000 ans (Lisiecki et Raymo 2005). Dans la série chronologique du rayonnement solaire, des cycles de cette longueur (appelés « excentricité ») sont présents mais sont plus faibles que les cycles d’environ 23 000 ans (qui sont appelés « précession des équinoxes »).
Les périodes interglaciaires ont tendance à se produire pendant les périodes de rayonnement solaire maximal en été dans l’hémisphère Nord. Cependant, les interglaciaires complets ne se produisent qu’environ tous les cinq pics du cycle de précession. L’explication complète de cette observation est encore un domaine de recherche actif. Les processus non linéaires tels que les rétroactions positives au sein du système climatique peuvent également être très importants pour déterminer le moment où se produisent les périodes glaciaires et interglaciaires.
Un autre fait intéressant est que les variations de température en Antarctique sont en phase avec les changements de rayonnement solaire dans les hautes latitudes nord. Les variations du rayonnement solaire dans les hautes latitudes sud près de l’Antarctique sont en fait déphasées par rapport aux variations de température, de sorte que la période la plus froide de la dernière période glaciaire s’est produite à peu près au moment où la région connaissait un pic d’ensoleillement local. Cela signifie que la croissance des calottes glaciaires dans l’hémisphère nord a une influence importante sur le climat dans le monde entier.
Pourquoi les périodes glaciaires se terminent-elles brusquement ?
Notez la forme asymétrique de l’enregistrement des températures en Antarctique (ligne noire), avec des réchauffements brusques représentés en jaune précédant des refroidissements plus progressifs (Kawamura et al. 2007 ; Jouzel et al. 2007). Le réchauffement à la fin des périodes glaciaires a tendance à se produire plus brusquement que l’augmentation de l’insolation solaire. Plusieurs rétroactions positives en sont responsables. La première est la rétroaction glace-albédo. Une deuxième rétroaction implique le CO2 atmosphérique. La mesure directe du CO2 passé piégé dans les bulles des carottes de glace montre que la quantité de CO2 atmosphérique a diminué pendant les périodes glaciaires (Kawamura et al. 2007 ; Siegenthaler et al. 2005 ; Bereiter et al. 2015), en partie parce que l’océan profond a stocké davantage de CO2 en raison de changements dans le mélange océanique ou l’activité biologique. La baisse des niveaux de CO2 a affaibli l’effet de serre de l’atmosphère et a contribué à maintenir des températures plus basses. Le réchauffement à la fin des périodes glaciaires a libéré le CO2 de l’océan, ce qui a renforcé l’effet de serre de l’atmosphère et contribué à la poursuite du réchauffement.
Certains jeux de données importants liés aux cycles glaciaires/interglaciaires :
- Berger et Loutre (1991), calcul du rayonnement solaire entrant pour les 5 derniers millions d’années
- Peltier (1994), topographie des couches de glace depuis le dernier maximum glaciaire
- Lisiecki et Raymo (2005), enregistrements δ18O benthiques utilisés comme proxy pour le volume global de glace
- Siegenthaler et al. (2005), dioxyde de carbone de la carotte de glace EPICA Dome C en Antarctique
- Jouzel et al. (2007), isotopes stables de la carotte de glace EPICA Dome C en Antarctique
- Kawamura et al. (2007), isotopes stables et gaz à l’état de traces de la carotte de glace Dome Fuji
- Bereiter et al. (2015), dioxyde de carbone de la carotte de glace EPICA Dome C en Antarctique
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