La Terre est entrée dans l'Holocène, une période plus chaude succédant à une ère glaciaire, il y a environ 12’000 ans. Au cours de cette époque, environ 22 périodes de refroidissement abruptes, pouvant durer plusieurs siècles et entraînant l'expansion des glaciers, ont eu lieu.
"Jusqu'à présent, il n'existait aucune explication convaincante pour ce phénomène. Il semblait toujours manquer quelque chose", déclare Alice Paine de l'Université de Bâle, financée par le SNF. Parmi les hypothèses avançaient des icebergs dérivant vers le sud, des variations de l'activité solaire ou des changements dans les courants océaniques.
La postdoctorante, avec une équipe internationale, a exploré plus en détail une autre idée : l'activité volcanique. Leur étude publiée dans la revue Nature Communications démontre que les éruptions étaient très probablement à l'origine des périodes de froid prolongées. Les chercheurs fournissent également une explication convaincante du mécanisme sous-jacent.
Éruptions volcaniques simultanées et croissance des glaciers
L'équipe a collecté des informations de différentes sources sur de fortes éruptions volcaniques pendant l'Holocène. Il y en avait 51, dont beaucoup dans le Pacifique occidental le long de la ceinture de feu du Pacifique. Dans cette région, de nombreux volcans actifs sont présents, puisque les plaques de la croûte terrestre s'y heurtent et se chevauchent, provoquant d'énormes éruptions explosives.
Le moment des événements volcaniques a pu être déterminé avec une très grande précision grâce à des carottes de glace de l'Arctique et de l'Antarctique, ainsi qu'à la datation de matériaux organiques piégés dans des dépôts de cendres. Une datation actualisée des roches volcaniques a fourni des informations supplémentaires.
Les chercheurs ont comparé ces informations à l'apparition des périodes de froid prolongées de l'Holocène. La datation de ces phases s'est fondée principalement sur des informations concernant l'extension maximale des glaciers, réalisée par l'analyse des moraines, les matériaux rocheux déplacés par les langues glaciaires.
Le résultat : plus de quatre-vingts pour cent des extensions glaciaires ont eu lieu en même temps qu'au moins une des éruptions volcaniques. "En combinant les résultats de notre analyse statistique avec les reconstitutions paléoclimatiques existantes, nous sommes convaincus qu'il ne s'agit pas d'une coïncidence. De plus, l'analyse rassemble toutes les connaissances précédentes sur les mécanismes", déclare Paine.
Les conditions de température deviennent instables
Selon ces études, une éruption volcanique perturbe parfois le bilan énergétique de la Terre de telle sorte que le climat se modifie à l'échelle mondiale : les éruptions projettent des particules de soufre dans l'atmosphère, qui réfléchissent la lumière solaire entrante. Cela refroidit la surface terrestre dans l'hémisphère Nord.
La glace de mer arctique s'étend, empêchant l'océan de céder de la chaleur à l'atmosphère. Cela modifie les courants océaniques. Une zone de basse pression pluvieuse autour de l'équateur se déplace également vers le sud, agrandissant la zone froide.
"Tous ces effets se renforcent les uns les autres, cela fonctionne selon le principe de la boule de neige", explique Paine. À un moment donné, il fait si froid que les glaciers commencent à croître, notamment en altitude comme en Suisse.
Cependant, certaines conditions doivent être remplies pour que cela se produise. Si l'éruption volcanique est trop faible, les particules de soufre n'atteignent pas la haute atmosphère. Si elle est trop forte, la colonne de cendres peut s'effondrer sous son propre poids, ce qui signifie que relativement peu de soufre atteint la haute atmosphère.
Paine souligne : le phénomène ne doit pas être confondu avec ce qui s'est passé en 1816, 'l'année sans été'. À cette époque, l'éruption du volcan Tambora dans l'actuelle Indonésie a conduit à une chute de température de plusieurs degrés, provoquant des échecs de récolte et des famines mondiales. Cependant, cet effet n'a duré qu'un an, jusqu'à ce que les particules de poussière disparaissent de l'atmosphère.
Pour les phases de froid à long terme, c'est différent. "Les particules de soufre ne font que lancer la boule de neige. Mais leurs effets sur le système Terre persistent pendant des décennies, voire des siècles, longtemps après que les particules ont été lavées de l'atmosphère."
Les prévisions sont difficiles
L'une des grandes questions est de savoir si une telle période de froid provoquée par les volcans pourrait se produire dans un proche avenir. "Pour les événements que nous avons étudiés, le climat était en quelque sorte à l'état naturel," rappelle la chercheuse. Actuellement, il se trouve pourtant dans un état sans précédent en raison de l'influence humaine.
Certains chercheurs croient que cela rendrait le climat beaucoup plus susceptible de basculer lors d'événements tels que des éruptions volcaniques. D'autres pensent qu'une éruption volcanique aujourd'hui n'est rien de plus qu'une goutte dans l'océan face aux changements massifs actuels de l'atmosphère. "Plus notre climat change, plus les processus deviennent complexes," conclut Paine. "Il reste encore une énorme lacune dans notre connaissance à combler."
Contact presse:
Alice R. Paine
Département des sciences de l'environnement
Université de Bâle
Bernoullistrasse 32
4056 Basel
Tel.: +41 61 207 2880
E-Mail: alice.paine@unibas.ch