Crétacé mystérieux.


A lire sur Realclimate cet article concernant les incertitudes mais également l'intense recherche qui a lieu dans le domaine paléoclimatique et notamment sur la période du Crétacé.

Je vous présente ici une traduction non exhaustive qui reflète ma perception et ma compréhension des faits saillants de cet article.

En préambule, Raymond Pierrehumbert (Raypierre) nous livre son sentiment sur la pertinence, ou non, de l'implication des scientifiques dans les débats initiés par les négateurs du réchauffement.

Les scientifiques doivent-ils donc débattre uniquement entre gens sérieux dans le contexte des bases solidement établies, telles celles qui concernent l'existence et l'origine du réchauffement actuel, ce qu'ils font de façon quelquefois musclée, ou doivent-ils se laisser entraîner dans un genre d'arène triviale où tous les coups tordus que leur assènent les négateurs, sont permis?

 Mon sentiment personnel est qu'une démarche telle que celle des gens de Realclimate est la bonne mais qu'elle réclame un investissement personnel évidemment non négligeable, en ces temps de rentabilité accrue demandée à la Recherche en général.

Bref, revenons à nos moutons, euh….à nos dinosaures du Crétacé.

Le Crétacé est la période s'étendant de 145 millions d'années (145MA) à 65MA.

La fin de cette période coïncide avec l'extinction des dinosaures.

L' Eocène est une période plus récente, qui s'étage de 56 à 34MA.

Il est connu depuis longtemps que le climat de l'Arctique était très différent du climat actuel, car beaucoup plus chaud et donc quasi exempt de glaces.

Des lémuriens pouvaient vivre au Spitzberg et des crocodiles dans la baie de l'Hudson.

Plusieurs évidences pointent aussi sur l'absence de glace en Antarctique.

Ces climats de serre (hothouse climate) étaient supposés  avoir été complètement libres de glace, tant sur terre que sur mer.

Ils constituent un défi à notre compréhension du climat en général mais plus particulièrement servent en tant qu'indices des surprises qu'un monde à haute teneur en CO2 pourrait nous réserver.

Jusqu'à présent, la seule explication viable concernant ces climats de serre, résidait dans les concentrations élevées de CO2 dans l'atmosphère.

Ces climats seraient donc des témoins naturels de la sensibilité du climat terrestre aux gaz à effet de serre à longue durée de vie, s'il n'y avait pas un hic désagréable.

Il est en effet très, très difficile, d'avoir une idée précise des teneurs en CO2 en des temps aussi reculés.

Par exemple, pour l'Eocène, la fourchette va de valeurs proches de la valeur actuelle, 380 ppm,  à 15 fois la valeur préindustrielle, 4200 ppm.
Ceci vient bien entendu des proxies utilisés pour élaborer ces teneurs atmosphériques.

Des modèles CGM variés indiquent que le monde serait libre de glace à des teneurs comprises entre 4 et 8 fois les concentrations présentes (entre 1500 et 3000 ppm donc).

Mais, jusqu'à récemment, ces modèles mettaient en évidence un océan plus chaud qu'on ne le pensait.

Dans les quelques dernières années, nos conceptions des climats de serre ont été bien secouées.

Premièrement, il a été trouvé que le climat des régions tropicales n'était pas si fermement "thermostaté" qu'on ne le croyait généralement.
 

Par exemple , l'océan tropical de l'Eocène, pouvait être à 35°C contre 29°C actuellement.

 
(commentaire personnel: je n'ose imaginer la force cataclysmique des ouragans et autres typhons à cette époque)
 

La révision, à la hausse, de cette température est une bonne chose pour la théorie de l'ES,    puisqu' elle évacue, en bonne partie, le problème du faible gradient équateur-pôles, dont on pensait que les modèles exagéraient systématiquement la valeur.

Et puis, à la suite de mise en œuvre de moyens considérables (brise-glaces nucléaire et conventionnel, brise-glace foreur), des carottes des sédiments d'âge ancien ont été extraites.

Les résultats ont fait l'objet de communications dans la revue Nature (voir dans le document d'origine).

En ces temps reculés, l' océan arctique était pratiquement un lac d'eau douce, indiquant un changement drastique dans le cycle hydrologique, et sa température de surface était de 23°C.

Ces températures vous parviennent par l'entremise d'un nouveau proxy biochimique, le Tex86, dérivé de certains lipides produits par un plancton minuscule appelé Crenarchaeota.
 

Le Tex86 est le nouvel enfant prodige de la paléocéanographie.
 


   

Alors qu'on pensait que les climats de serre étaient vraiment chauds, une nouvelle étude est parue, concernant une période précise du Crétacé, le Turonien, entre 93.5 et 89.3MA.
 

Le principal résultat de cette étude est que serait apparue une période de 200000 ans, en plein dans  une des plus chaudes périodes du dernier demi-milliard d'années, au cours de laquelle il y aurait eu un inlandsis sur l'Antarctique, d'une masse de 60% de l'inlandsis actuel.
 

Comment, dans un monde suffisamment chaud pour que survivent des crocodiles en Arctique, pourriez-vous avoir d'aussi grands inlandsis en Antarctique?
 

D'autant que cette apparente glaciation ne serait pas le résultat d'un refroidissement général, puisque les températures de l'océan tropical, seraient restées à 35°C, par la "courtoisie" de Tex86.
 

Toute glaciation s'accompagne donc d'une élévation de la teneur en  ¹⁸O de l'océan.

Cette variation est "stockée" dans les foraminifères, les forams, organismes unicellulaires entourés d'une coquille.

La composition isotopique de l'eau dépendant aussi de sa température, le Tex86 permet de corriger le résultat, notamment pour les forams de surface.

Le point particulier de cette étude est qu'il a été trouvé des échantillons particulièrement bien conservés de forams dans l'océan atlantique tropical oriental.

Il est  supposé que la température de l'océan profond ne varie pas et que les "pics" de ¹⁸O sont semblables en surface et en profondeur.

La composition isotopique globale de l'eau est ainsi connue, et  on peut déterminer la quantité d'inlandsis formé, ou glace terrestre, en supposant connue sa composition isotopique.

D'après Raypierre, il apparaît cependant une incohérence dans le fait que les pics de surface et de profondeur sont identiques.

 En effet, la plongée d'eaux froides, engendrée par un refroidissement de l'Antarctique devrait amener une concentration en ¹⁸O, plus élevée au fond qu'en surface, et on devrait voir apparaître un pic plus fort.

Bon, c'est un peu technique, et cela demanderait quelques explications complémentaires.

voir ces explications par raypierre lui-même en fin d'article.

En outre, selon Kerr, d'autres prélèvements de cette période ne montrent pas un tel pic en ¹⁸O.

Ce papier fait se gratter la tête à beaucoup de modélisateurs.

Pour donner une idée de  l'importance du problème, il est reproduit une ancienne simulation de Rod DeConto montrant la distribution des glaciers de l'Antarctique en fonction de la teneur en CO2.(voir schéma dans l'aticle)

Ceci illustre la difficulté d'obtenir un grand glacier en Antarctique avec des niveaux de CO2 beaucoup plus hauts que 2 fois la teneur préindustrielle.
  

Il peut être intéressant de rappeler que, par le passé, lorsque les données sont rentrées en conflit avec des modélisations robustes, les modèles ont eu raison et les données, tort.

Par exemple, pour les données satellites de la basse troposphère qui montraient un refroidissement de cette dernière ou pour le refroidissement de l'océan tropical pendant le dernier minimum glaciaire.

  

Donc, qu'est-ce que cela veut dire pour le CO2 et le réchauffement anthropique actuel?

Toute cette étrangeté du climat de serre nous apporte beaucoup plus qu'elle ne nous ennuie.
 
Les tropiques ne sont pas fortement thermostatés, et il apparaît des rétroactions amplifiant le réchauffement du climat arctique bien plus fortes que supposé auparavant.

Matt Huber, un des modélisateurs de l'Eocène les plus avancés, prétendait dans un séminaire récent de l'université de Chicago, qu'il serait plus à même de reproduire le climat de l'Eocène, si la sensibilité au doublement était de 4°C, soit dans la partie haute de la fourchette énoncée par le GIEC.

Ou peut-être y a-t-il dans le climat des modes "bascule" dont nous ne savons rien et dont nous risquons le déclenchement en augmentant le CO2?
 

  

Un optimiste pourrait dire que nous pouvons garder beaucoup de glace en Antarctique dans un climat très chaud.

D'un autre côté, les conditions de subsistance de la glace sont évidemment très fragiles.

200000 ans, en termes géologiques, c'est un clignement d'œil.
 

Cela pourrait signifier que les conditions de glaciation et de déglaciation de la glace antarctique dans un climat plus chaud, sont plus subtiles que ce que nous pensions.
 

Ou il se pourrait que le CO2 du Crétacé soit seulement 2 fois plus élevé que le CO2 préindustriel, auquel cas on aurait une rétroaction fortement positive faisant monter la SST de l'océan tropical à 35°C.

Dans un tel scénario, la résistance étrange et inexplicable de l'Antarctique au réchauffement pourrait sauver quelque glace en Antarctique.
 

Ou cela pourrait vouloir dire que les processus déterminant le glaciation et la déglaciation d'un Antarctique partiellement englacé n'ont rien à nous dire concernant la situation actuelle qui démarre avec un continent entièrement englacé.
 

Se pourrait-il que cette glaciation nous dise que nous nous fourvoyons complètement dans cette théorie des climats de serre provoqués par le CO2?
 

Mais dans ce cas il faudrait expliquer la coexistence entre des tropiques super chauds et une glaciation de l'Antarctique, et ce, pendant seulement 200000 ans.
 

On pourrait probablement trouver une situation, un peu tirée par les cheveux, d'un Antarctique couvert de nuages bas alors que le reste du monde serait sans nuages ou avec des nuages hauts.

Je vous laisse la traduction des dernières phrases de cet article.
  

Au sujet de ce qui m'intriguait quelque peu dans ce problème de pic d' ¹⁸O plus important en profondeur qu'en surface, voici, en direct, la réponse que Raypierre m'a faite.

"· Pascal Says:
24 January 2008 at 10:43 AM

thanks Ray for this article.

“However, if Antarctica glaciates, the deep ocean should be filled with cold Antarctic bottom water, which should produce an additional positive isotopic shift in the uncorrected bottom dwelling forams”

I suppose that cold water is richer in ¹⁸O than warm water or is there another explanation?

[Response:  Not so much that. What I was alluding to was the fact that forams fractionate oxygen relative to the composition of sea water, and they fractionate more strongly in colder conditions. According to the paleotemperature equation, you could get a 1 permil shift in benthic foram carbonate delta O18 from a 4C cooling of benthic waters. 4C cooling is hard to do for bottom water if you’re starting from a cold Pleistocene type climate, but quite easy if you’re starting from a warm climate. If it weren’t for the planktic data in the paper, I’d say that their isotope shift was just due to a flush of moderately cold deep water, not from ice. We badly need independent benthic temperature proxies for the Cretaceous and Eocene. Mg/Ca is good for the Pliocene and Pleistocene, but I’m not sure how reliable it is when pushed back to the Eocene. –raypierre]"