Comment les éruptions volcaniques ont déséquilibré le climat

La Terre est dans l'âge Holocène depuis environ 12 000 ans, une période plus chaude suivant une ère glacière. Cependant, au cours de cette époque, il y a eu environ 22 phases froides abruptes qui ont duré jusqu'à plusieurs siècles et entraîné l'expansion des glaciers.

"Jusqu'à présent, il n'y avait pas d'explication convaincante pour ce phénomène. Il semblait toujours manquer quelque chose", explique Alice Paine, financée par le SNF, de l'Université de Bâle. On soupçonnait entre autres l'effet des icebergs dérivant vers le sud, des fluctuations de l'activité solaire ou des changements dans les courants marins.

La postdoctorante explore maintenant en détail, avec une équipe internationale, une autre idée : l'activité des volcans. Son étude publiée dans la revue Nature Communications démontre que les éruptions étaient très probablement à l'origine des longues périodes de froid. Les chercheurs fournissent également une explication convaincante du mécanisme sous-jacent.

Éruptions volcaniques simultanées et croissance des glaciers

L'équipe a compilé à partir de diverses sources toutes les informations sur les éruptions volcaniques majeures de l'Holocène, qui étaient au nombre de 51, dont beaucoup dans le Pacifique occidental le long de la ceinture de feu du Pacifique. Cette région abrite de nombreux volcans actifs car c'est là que les plaques de la croûte terrestre se rencontrent et se chevauchent, provoquant d'immenses éruptions explosives.

Le moment des événements volcaniques a pu être déterminé avec une très grande précision à l'aide de carottes de glace de l'Arctique et de l'Antarctique ainsi que de la datation de matériaux organiques piégés dans les dépôts de cendres. Une datation mise à jour de la roche volcanique a fourni des informations supplémentaires.

Les chercheurs ont ensuite comparé ces informations avec l'occurrence des longues périodes de froid pendant l'Holocène. La datation de ces phases s'est principalement basée sur des informations sur l'expansion maximale des glaciers, déterminée par l'analyse des moraines, le material rocheux que les langues glaciaires déplacent.

Le résultat: Plus de 80 % des expansions glaciaires se sont produites en même temps qu'au moins une des éruptions volcaniques. "En combinant les résultats de notre analyse statistique avec les reconstructions paléoclimatiques existantes, nous sommes très sûrs qu'il ne s'agit pas d'une coïncidence. De plus, l'analyse réunit toutes les connaissances existantes sur les mécanismes", explique Paine.

Déséquilibre des températures

Selon ces résultats, une éruption volcanique perturbe parfois tellement l'équilibre énergétique de la Terre que le climat change globalement : l'éruption projette 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, réduisant la chaleur que l'océan transfère à l'atmosphère. Cela modifie le cours des courants marins. Une zone de basse pression riche en pluies autour de l'équateur se déplace également vers le sud - et la zone froide s'agrandit.

"Tous ces effets se renforcent mutuellement, 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 à des altitudes plus élevées comme en Suisse.

Pour que cela se produise, certaines conditions doivent être remplies. Si l'éruption volcanique est par exemple trop faible, les particules de soufre n'atteignent pas la haute atmosphère. En revanche, si elle est trop forte, la colonne de cendres peut s'effondrer sous son propre poids, de sorte que comparativement peu de soufre pénètre dans la haute atmosphère.

Paine souligne: le phénomène ne doit pas être confondu avec ce qui s'est passé en 1816 lors de l'année sans été. L'éruption du volcan Tambora dans l'Indonésie actuelle a alors entraîné une baisse de température de plusieurs degrés, provoquant de mauvaises récoltes et des famines dans le monde entier. Mais cet effet n'a duré qu'un an, jusqu'à ce que les particules de poussière aient disparu de l'atmosphère.

Dans le cas des périodes froides à long terme, c'est différent. "Les particules de soufre ne servent qu'à mettre la boule de neige en mouvement. Mais leurs impacts sur le système terrestre durent des décennies, voire des siècles, bien après que les particules ont été éliminées de l'atmosphère."

Les prévisions sont difficiles

Une grande question est de savoir si une telle phase froide induite par les volcans pourrait se produire dans un avenir proche. "Lors des événements que nous avons étudiés, le climat était en quelque sorte dans un état naturel," note la chercheuse. Actuellement, il se trouve cependant dans un état sans précédent dû à l'influence humaine.

Certains chercheurs pensent que cela pourrait rendre le climat beaucoup plus susceptible de basculer lors d'événements tels que des éruptions volcaniques. D'autres affirment qu'une éruption volcanique ne serait plus qu'une goutte d'eau sur une pierre brûlante - vu les changements massifs en cours dans l'atmosphère. "Plus notre climat change, plus les processus deviennent complexes," dit Paine. "Il y a encore un énorme manque de connaissances."

Contact presse:

Alice R. Paine

Departement fir Ëmweltwëssenschaften

Université de Bâle

Bernoullistrasse 32

4056 Bâle

Tél. : +41 61 207 2880

E-Mail: alice.paine@unibas.ch

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