(je remercie un lecteur de ce blog qui a attiré mon attention sur cette nouvelle)

Si l’on sait, très convenablement, estimer la teneur en CO2 atmosphérique de ces 800000 dernières années, par l’analyse du gaz contenu dans les microbulles piégées dans les carottes glaciaires, il semblait jusqu’à maintenant plus difficile de connaître avec une bonne précision les teneurs en CO2 avant cette période.

D’après cette news de l'UCLA, les choses sont peut-être entrain de changer sérieusement.

Aradhna Tripati et ses collègues ont mis au point une méthode qui consiste à relier la teneur du CO2 atmosphérique avec la mesure du ratio Bore/Calcium d’échantillons d’anciennes algues unicellulaires sédimentées.

Ce n’est pas la première fois que nous entendons parler de la mesure de ce ratio, mais il semble, cette fois, qu’on soit parvenu à une bonne précision (+-14ppm).

Il n’est pas inutile de souligner que les analyses des carottes de glace valident la méthode, sur la période des derniers 800 ka.

Tripati et ses collègues sont ainsi capables de reconstituer le CO2 atmosphérique jusqu’à 20 millions d’années dans le passé, et travaillent pour reculer encore cette limite.

une forte corrélation entre CO2 et climat du passé.

Le climat global pouvant être reconstitué par les mesures isotopiques ou chimiques (rapport Mg/Ca), les auteurs ont pu établir une forte corrélation entre teneur en CO2 atmosphérique et climat.

“Pendant le milieu du Miocène (entre 14 et 20 Ma) les niveaux de CO2 étaient d’environ 400ppm, ce qui est à peu près ce que nous avons aujourd’hui et globalement les températures étaient de 3 à 6°C plus élevées que maintenant, un écart énorme ».

Les relations entre CO2 et niveau des océans, sont exprimées de façon un peu confuse dans la news.

On y parle en effet d’élévation de ce niveau pendant le Miocène, alors que dans l'abstract, on parle d’un niveau des océans de 25 à 40m plus élevé que l’actuel.

Il faudrait lire l'intégralité de l'étude  de Tripati et al.

On notera la synchronisation entre les baisses de teneur en CO2 et les épisodes majeurs d’expansion glaciaire pendant le mi-Miocène (14-10 Ma) et la fin du Pliocène (3.3 à 2.4Ma).

rapprochement avec la situation actuelle

le graphe associé à la news permet de bien se représenter les teneurs en CO2 de différentes périodes :

- les 1000 dernières années

- la période actuelle

- les projections suivant les différents scénarios

- les périodes glaciaires récentes (800 ka) : trait vertical bleu

- le Miocène (20-15Ma) : trait vertical rouge

Ce dernier s’étage de 380 à 500 ppm environ, pour, donc, une température de 3 à 6°C plus élevée que l’actuelle (on suppose donc que ce n’est pas par rapport à la température préindustrielle).

Comment expliquer une telle différence ?

Tout d’abord, comme nous l’avons déjà vu ici, nous bénéficions de l’effet parasol des aérosols anthropiques, ce qui n'était pas le cas au Miocène.

Cet effet réduit de 40% environ, l'effet des GES anthropiques, et comme l’élévation de température relative à ces derniers est de l’ordre de 0.7°C, depuis le préindus, on peut considérer que 0.5°C manquent à l’appel.

De même, la chaleur prise par les océans, est responsable d’un manque d'environ 0.4°C et de 0.7°C si on considère l’absence, virtuelle, d’aérosols.

Ceci pour une teneur moyenne, depuis 1950, de l’ordre de 340 ppm, soit 100ppm de moins que la teneur moyenne du Miocène où le delta de température par rapport à l’actuelle est de 4.5°C environ.

Si on suppose qu’une élévation moyenne de 280 ppm à 340 ppm est responsable de 1.5 à 2°C potentiels (il faut aussi tenir compte des autres GES), une élévation de 340ppm à 440 ppm devrait provoquer une augmentation comparable par rapport à l’actuelle potentielle.

Il s’agit bien sûr de calculs à « coups de serpe » donc très imprécis, mais les auteurs indiquant plus du double, il faut certainement chercher du côté des sols (végétation notamment) et surtout de la cryosphère.

En effet, un monde sans glace (Antarctique et Groenland presque vierges de glaces permanentes) et avec des couvertures de neige moins fréquentes en hiver et à plus hautes latitudes, ainsi que l’absence de banquises de mer, jouent un rôle certainement non négligeable par effet d’albédo notamment.

PS: si on tient compte d'un CO2 pendant le Miocène de 440 ppm, ceci correspond à un forçage de 2.4W/m2, soit, si on utilise une sensibilité de 0.8°Cm2/W, une augmentation de température de 1.9°C par rapport au préindustriel.

l'augmentation en 2009 est de l'ordre de 0.8°C par rapport à ce préindus ce qui porte à 1.1°C la différence entre Miocène et maintenant si ne on tient compte que du forçage CO2.

On est assez loin des 4.5°C de différence et il faudrait un forçage de 3.4°C/0.8 = 4.3W/m2 supplémentaire pour expliquer une telle différence.

La disparition complète des calottes du Groenland et de l'Antarctique provoquerait un forçage positif qu'on peut estimer grossièrement si on suppose une variation d'albédo de l'ordre de 0.5, un flux solaire moyen de l'ordre de 120 W/m2 pour une proportion de le surface terrestre de l'orde de 3.5%.

Ce forçage serait donc de l'ordre de 2.1W/m2.

Restent donc 2.2W/m2 à répartir entre éléments cryosphériques non compris dans la sensibilité classique, les effets de  la végétation et sans doute d'autres éléments à identifier.

Cette nouvelle pourrait paraître assez inquiétante pour notre futur.

Il convient cependant de mentionner que le CO2 émis actuellement ne rencontre pas le même monde que celui du Miocène.

Les puits de carbone étant différents, la teneur en CO2 devrait pouvoir redescendre à des niveaux bien inférieurs à l’actuel, si on arrêtait immédiatement les émissions, et ce, dans des temps relativement faibles par rapport aux époques géologiques envisagées dans l’étude.

Il faut de plus un temps certain pour fondre des calottes type de celle de l’Antarctique, quoique des phénomènes thermomécaniques rapides puissent avoir lieu.

D’un autre côté on ne sait pas quels seront exactement les niveaux atteints par le CO2 dans un futur proche, quoique l’on puisse estimer probables ou possibles des teneurs nettement au dessus de celles du Miocène (600 ppm par exemple)

Donc difficile de se faire une opinion tranchée sur les températures de ce siècle et des suivants à partir de cette étude.

Mais il semble se confirmer que les niveaux atteints par le CO2 actuellement (ou dans quelques décennies) soient parmi les plus élevés depuis 15 à 20 Ma (les plus élevés depuis 14Ma) et que les conséquences sur le climat de telles teneurs, dans les circonstances mentionnées différentes des circonstances actuelles, soient très importantes.

PS2: comme il était suggéré plus haut, une bonne partie du CO2 anthropique devrait être absorbée relativement rapidement par le milieu.

Il y a plusieurs réservoirs ou puits de CO2 qui réagissent avec des constantes de temps très différentes, mais on peut estimer qu'il resterait, au bout de plusieurs milliers d'années, un CO2 résiduel de l'ordre de 25% du CO2 émis.

On peut se demander par conséquent, le pourquoi de teneurs nettement supérieures au CO2 actuel pendant des millions d'années.

Autrement dit, pourquoi le milieu est-il capable d'absorber, rapidement, du CO2, et pas au Miocène?

La réponse à cette question est sans doute très complexe, mais ne pourrait-elle pas résider, en partie, dans le fait qu'à ces époques lointaines, la température était beaucoup plus élevée que maintenant.

Ceci serait plutôt "gênant" pour la réaction de notre système futur aux émissions de C anthropique car ceci voudrait dire des concentrations en CO2 plus élevées que celles obtenues avec les puits tels qu'ils fonctionnent actuellement.

Autrement dit ce serait un indice d'une possibilié de rétroaction positive du cycle du carbone.