À mesure que les niveaux de dioxyde de carbone des gaz à effet de serre augmentent et réchauffent le globe, la glace de l'Antarctique deviendra plus vulnérable aux cycles à l'échelle astronomique, en particulier l'inclinaison de notre planète lorsqu'elle tourne autour de son axe.
De nouvelles recherches révèlent que plus de 30 millions d'années d'histoire, les calottes glaciaires de l'Antarctique ont réagi le plus fortement à l'angle d'inclinaison de la Terre sur son axe lorsque la glace se prolonge dans les océans, interagissant avec des courants qui peuvent amener des clapotis d'eau chaude à leurs marges et conduire à une augmentation fusion. L'effet de l'inclinaison a culminé lorsque les niveaux de dioxyde de carbone étaient similaires à ce que les scientifiques prédisent pour le siècle prochain, si les humains ne maîtrisent pas les émissions.
Alors que les niveaux de dioxyde de carbone dépassent 400 parties par million, le climat deviendra plus sensible à l'inclinaison ou à l'obliquité de la Terre, ont rapporté les chercheurs le 14 janvier dans la revue Nature Geoscience.
"La quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère est vraiment critique", a déclaré le co-auteur de l'étude Stephen Meyers, paléoclimatologue à l'Université du Wisconsin à Madison.
Un scénario de dioxyde de carbone élevé et d'angle d'inclinaison élevé pourrait être particulièrement dévastateur pour la glace épaisse de plusieurs kilomètres qui recouvre l'Antarctique.
Reconstruire le passé
Sur environ 40 000 ans, l'axe de la Terre s'incline d'avant en arrière "comme un fauteuil à bascule", a déclaré Meyers. Actuellement, cette obliquité est d'environ 23,4 degrés, mais elle peut atteindre 22,1 degrés ou 24,5 degrés.
L'inclinaison importe quand et où la lumière du soleil frappe le globe, et peut donc influencer le climat.
Pour reconstituer une histoire de la façon dont la glace de l'Antarctique a réagi à cette inclinaison, Meyers et ses co-auteurs ont utilisé quelques sources d'informations sur le passé climatique de la Terre. L'une des sources était le carbonate de calcium du fond de l'océan, laissé par des organismes unicellulaires appelés foraminifères benthiques. Ces organismes excrètent une coquille de carbonate de calcium autour d'eux, enfermant un enregistrement global et continu de la chimie des océans et de l'atmosphère.
Les relevés de sédiments de tout autour de l'Antarctique ont fourni une autre source d'histoire climatique - une spécialité du co-auteur de l'étude et paléoclimatologue Richard Levy de GNS Science et de l'Université Victoria de Wellington en Nouvelle-Zélande. Ces sédiments, forés depuis le fond de l'océan dans de longs carottes cylindriques, détiennent également un record du passé. Un glacier, par exemple, jette un mélange distinctif de boue, de sable et de gravier là où il se trouve. Ces carottes fournissent une image très détaillée de l'emplacement des calottes glaciaires, a déclaré Meyers, mais il existe des lacunes dans le dossier.
Cycles de glace
Avec les données des deux sources, les chercheurs ont reconstitué l'histoire de l'Antarctique il y a 34 millions à 5 millions d'années. Les premières grandes calottes glaciaires de l'Antarctique se sont formées il y a 34 millions d'années, a déclaré Levy, et la glace de mer toute l'année est devenue la norme il y a seulement 3 millions d'années, lorsque les niveaux de dioxyde de carbone sont tombés en dessous de 400 parties par million.
Il y a environ 34 millions d'années à environ 25 millions d'années, le dioxyde de carbone était très élevé (600 à 800 ppm) et la majeure partie de la glace de l'Antarctique était terrestre, sans contact avec la mer. L'avancée et le recul des glaces du continent étaient relativement insensibles à l'inclinaison de la planète à ce moment, ont découvert les chercheurs. Il y a environ 24,5 millions à environ 14 millions d'années, le dioxyde de carbone atmosphérique est tombé entre 400 et 600 ppm. Les calottes glaciaires ont avancé plus souvent dans la mer, mais il n'y avait pas beaucoup de glace de mer flottante. À cette époque, la planète est devenue assez sensible à l'inclinaison de l'axe de la Terre.
Il y a entre 13 millions et 5 millions d'années, les niveaux de dioxyde de carbone ont de nouveau baissé pour atteindre 200 ppm. La glace de mer flottante est devenue plus importante, formant une croûte au-dessus de l'océan en hiver et ne s'amincissant qu'en été. La sensibilité à l'inclinaison de la Terre a diminué.
On ne sait pas exactement pourquoi ce changement de sensibilité à l'obliquité se produit, a déclaré Levy à Live Science, mais la raison semble impliquer le contact entre la glace et l'océan. En période de forte inclinaison, les régions polaires se réchauffent et les différences de température entre l'équateur et les pôles deviennent moins extrêmes. Ceci, à son tour, modifie les modèles de vent et de courant - qui sont en grande partie entraînés par cette différence de température - augmentant finalement le flux d'eau chaude de l'océan vers le bord de l'Antarctique.
Lorsque la glace est principalement terrestre, ce flux ne touche pas la glace. Mais lorsque les calottes glaciaires sont ancrées au fond des océans, au contact des courants, l'écoulement de l'eau chaude compte beaucoup. La glace de mer flottante semble bloquer une partie de l'écoulement, ce qui diminue la tendance de la calotte glaciaire à fondre. Mais lorsque les niveaux de dioxyde de carbone sont suffisamment élevés pour que la glace de mer flottante fond, rien ne peut arrêter ces courants chauds. C'est à ce moment que l'inclinaison de la Terre semble avoir le plus d'importance, comme cela s'est produit il y a entre 24,5 millions et 14 millions d'années.
Cette histoire annonce des problèmes pour l'avenir de l'Antarctique. En 2016, le niveau de dioxyde de carbone dans l'atmosphère terrestre a dépassé 400 ppm, de façon permanente. La dernière fois dans l'histoire géologique de la Terre que le dioxyde de carbone était si élevé, il n'y avait pas de glace de mer toute l'année en Antarctique, a déclaré Levy. Si les émissions continuent comme elles sont, la glace de mer vacillera, a déclaré Levy, "et nous retournerons dans un monde qui n'a pas existé depuis des millions d'années".
"Les calottes glaciaires marines vulnérables de l'Antarctique ressentiront l'effet de notre inclinaison relativement élevée actuelle, et le réchauffement de l'océan aux marges de l'Antarctique sera amplifié", a-t-il déclaré.
Lundi (14 janvier), un autre groupe de chercheurs a rapporté que le taux de fonte de l'Antarctique était déjà six fois plus rapide qu'il y a quelques décennies. Les chercheurs ont constaté que le continent perdait environ 40 gigatonnes de glace par an entre 1979 et 1990. Entre 2009 et 2017, il a perdu 252 gigatonnes de glace par an, en moyenne.
Les chercheurs étudient maintenant les petites variations de sensibilité à l'inclinaison de la Terre qui se produisent à travers les trois grands modèles qu'ils ont trouvés, mais le message principal est déjà clair, a déclaré Levy.
"La glace de mer antarctique est clairement importante", a-t-il déclaré. "Nous devons aller de l'avant et trouver des moyens d'atteindre les objectifs d'émissions."
