Bascule bipolaire enregistrée dans les carottes de glace

Bascule climatique bipolaire enregistrée dans les carottes de glace antarctiques durant la dernière déglaciation

http://www.insu.cnrs.fr/environnement/climats-du-passe/bascule-climatique-bipolaire-enregistree-dans-les-carottes-de-glace-a

Vendredi, 17 Décembre 2010

Sur la base des analyses d’une nouvelle carotte de glace forée par le consortium européen TALDICE(1) au site de Talos Dôme en Antarctique (secteur de la mer de Ross), les chercheurs de ce consortium viennent de démontrer que la dernière transition glaciaire-interglaciaire a connu, comme la période glaciaire précédente, le phénomène dit de bascule climatique caractérisé par une évolution synchrone mais opposée des climats des deux pôles.

Leurs analyses révèlent par ailleurs des différences régionales significatives dans les vitesses de réchauffement observées aux sites de forage antarctiques selon qu’ils font face aux secteurs atlantiques ou indiens de l’océan Austral. Cette étude a été mise en ligne en avant-première le 5 décembre sur le site internet de Nature Geoscience.

L’analyse de carottes de glace forées au Groenland et en Antarctique a montré l’existence, au cours de la dernière glaciation, d’une interdépendance entre les climats des deux pôles appelée « bascule bipolaire » : vraisemblablement due à des bouleversements dans la circulation océanique atlantique, cette bascule se traduisait soit par des réchauffements rapides et intenses du Groenland alors que l’Antarctique commençait à se refroidir, soit par des réchauffements graduels de l’Antarctique alors qu’il faisait particulièrement froid au Groenland (communiqué de presse du [13-11-2006]).

Ce phénomène a-t-il perduré durant la période de déglaciation qui a suivi, entre le dernier maximum glaciaire et l’interglaciaire actuel ?

La question faisait controverse en raison de résultats contradictoires : des enregistrements climatiques obtenus sur le plateau antarctique (à Dôme C, Vostok ou Dronning Maud Land) montraient une telle bascule alors que l’enregistrement acquis par les Américains sur le site côtier de Taylor Dôme en bordure de la mer de Ross suggérait que les structures régionales de la circulation océanique dans l’océan Austral avaient conduit le secteur de la mer de Ross à suivre une évolution climatique similaire à celle du Groenland.

Et c’est ainsi que le projet TALDICE a vu le jour (nouvelle du [06-02-2007]).

Le carottier franco-britannique Berkner en action dans la tranchée de forage située sous la surface afin de conserver une température constante (voisine de -25°C) lors du prétraitement des échantillons de glace. © Jérôme Chappellaz, LGGE/CNRS.La nouvelle carotte de glace forée par le consortium TALDICE à Talos Dôme, le site antarctique le plus éloigné de l’océan atlantique nord (centre d’action de la bascule bipolaire), et dont le forage s’est terminé en décembre 2007 à 1620 mètres de profondeur par l’obtention d’un enregistrement climatique couvrant les 250 000 dernières années, représente l’enregistrement glaciologique le plus long disponible à ce jour à partir d’un site côtier antarctique.

Grâce à un taux d’accumulation de la neige relativement plus important sur cette région côtière que sur le plateau antarctique, ce forage offre en outre la possibilité de reconstituer les conditions climatiques et atmosphériques en Antarctique de l’Est avec une résolution temporelle sans précédent.

Les enregistrements très détaillés du méthane piégé dans les bulles d’air présentes dans la glace ont par ailleurs permis aux chercheurs du consortium de relier temporellement de manière très précise les différentes strates de glace de la carotte à celles d’autres carottes de glace du Groenland et de l’Antarctique, et ainsi de réaliser des comparaisons temporelles fines de leurs enregistrements respectifs des isotopes de l’eau, lesquels reflètent les évolutions climatiques aux différents sites de forage.

La comparaison des tendances climatiques sur ces différents sites révèle qu’un phénomène de bascule bipolaire, associé à un important transfert de chaleur entre les deux hémisphères suite à la réorganisation de la circulation océanique, s’est bien exprimé durant la dernière déglaciation, avec des réponses synchrones aussi bien sur le plateau antarctique qu’en bordure de la mer de Ross, un résultat qui vient invalider ceux obtenus précédemment par les chercheurs américains.

Ainsi, quatre phases se sont succédées durant cette dernière déglaciation :

  • un réchauffement graduel en Antarctique allant de pair avec une période froide au Groenland ;
  • un réchauffement abrupt au Groenland suivi d’une période chaude tandis que l’Antarctique se refroidit graduellement ;
  • une seconde phase de réchauffement graduel en Antarctique alors que le Groenland subit à nouveau des conditions très froides (période dite du Dryas récent) ;
  • un second réchauffement abrupt au Groenland tandis que le réchauffement en Antarctique atteint son point culminant avant de donner suite à un très lent refroidissement durant le début de l’Holocène.

Cependant, si l’évolution climatique à Talos Dôme, dont la datation s’avère bien plus fiable que celle du forage américain de Taylor Dôme, apparaît tout à fait comparable, même dans le détail, à celle observée précédemment sur le site de Concordia sur le plateau antarctique, elle diffère sensiblement de celle issue du forage réalisé à la base allemande Köhnen (forage EDML) située face au secteur atlantique de l’océan Austral.

Par rapport à Talos Dôme et Concordia où la première phase de réchauffement antarctique en début de déglaciation paraît régulière, l’enregistrement réalisé à Köhnen montre en effet un ralentissement du réchauffement à la fin de cette phase, entre moins 16 000 et moins 14 500 ans, qui va de pair avec une réduction du taux d’augmentation du gaz carbonique dans l’atmosphère.

Ainsi, des disparités régionales apparaissent dans la réponse du climat antarctique à la réorganisation majeure de la circulation océanique à cette époque, qui reflètent très probablement une évolution contrastée régionalement de l’étendue de la glace de mer et/ou des vents zonaux dans l’océan Austral.

Ces données constituent donc un apport de tout premier plan pour tester les réponses climatiques simulées avec les modèles couplés océan-atmosphère qui tentent de reproduire la séquence et les spécificités régionales des événements lors du passage d’une période glaciaire à une période interglaciaire.

L’organisation logistique du forage TALDICE à Talos Dôme était sous la responsabilité du programme italien de recherche en Antarctique (PNRA). La France a largement contribué à plusieurs éléments clés de l’opération. Le forage a entièrement reposé sur le carottier franco-britannique Berkner conçu et réalisé par le Centre de carottage et de forage national (C2FN, branche glaciologie) du CNRS (http://c2fn.dt.insu.cnrs.fr/spip/).

Les isotopes de l’eau ont été analysés en partie par le LSCE(2). Le LGGE(3) a pris en main la plus grande partie des analyses du méthane piégé dans la glace, lesquelles sont utilisées pour contraindre la chronologie du forage. La chronologie elle-même a été produite par le LGGE sur la base d’une nouvelle méthode inverse mise au point par ce laboratoire. Le CEREGE(4) a conduit des analyses détaillées du béryllium-10 dans ce forage, qui ont permis d’évaluer les changements temporels du taux d’accumulation.

Le projet TALDICE a bénéficié en France du soutien financier de l’Institut national des sciences de l’Univers (programme LEFE) et de l’Institut polaire français Paul-Emile Victor.

Note(s):
Le consortium TALDICE regroupe des laboratoires issus de 5 pays européens : l’Italie, la France, l’Allemagne, la Suisse et le Royaume-Uni. En France, les laboratoires impliqués sont le LGGE de Grenoble, le LSCE de Saclay et le CEREGE d’Aix en Provence.
Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement, de l’Institut Pierre Simon Laplace (IPSL) (CNRS / CEA / Université Versailles St Quentin)
Laboratoire de glaciologie et géophysique de l’environnement, de l’Observatoire des sciences de l’Univers de Grenoble (OSUG) (CNRS / Université Joseph Fourier)
Centre européen de recherche et d’enseignement des géosciences de l’environnement, (CNRS / Université Paul Cézanne / IRD / Université de Provence / Collège de France)
Source(s):
B. Stenni, D. Buiron, M. Frezzotti, S. Albani, C. Barbante, E. Bard, J. M. Barnola, M. Baroni, M. Baumgartner, M. Bonazza, E. Capron, E. Castellano, J. Chappellaz, B. Delmonte, S. Falourd, L. Genoni, P. Iacumin, J. Jouzel, S. Kipfstuhl, A. Landais, B. Lemieux-Dudon, V. Maggi, V. Masson-Delmotte, C. Mazzola, B. Minster, M. Montagnat, R. Mulvaney, B. Narcisi, H. Oerter, F. Parrenin, J. R. Petit, C. Ritz, C. Scarchilli, A. Schilt, S. Schüpbach, J. Schwander, E. Selmo, M. Severi, T. F. Stocker and R. Udisti, Expression of the bipolar see-saw in Antarctic climate records during the last deglaciation, Nature Geoscience, « advance online publication » du 5 décembre 2010. Parution dans le numéro de janvier 2011.
Contact(s):
Jérôme Chappellaz, LGGE/OSUG
chappellaz@lgge.obs.ujf-grenoble.fr, 04 76 82 42 64
Valerie Masson-Delmotte, LSCE
valerie.masson@cea.fr, 01 69 08 77 15
Edouard Bard, CEREGE/PYTHÉAS
bard@cerege.fr, 04 42 50 74 18

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