Optimum climatique de l'Holocène

période un peu plus chaude que la moyenne au sein de l'Holocène

L'optimum climatique de l'Holocène est une période de l'Holocène à l'existence et à la chronologie discutées, au cours de laquelle les températures moyennes de la planète auraient été un peu plus élevées qu'au cours des périodes précédente et suivante. Les séries de mesures géochimiques et biochimiques relevées en différents points du globe semblent montrer l'existence d'un tel optimum, mais celui-ci n'est pas confirmé par les modélisations numériques, dont les auteurs mettent en avant la possible existence de biais dans les relevés. En 2021, la controverse sur ce sujet n'était toujours pas résolue.

Reconstruction synthétique d'après plusieurs séries de données de la variation des températures durant l'Holocène. La période la plus récente est à droite, mais le réchauffement actuel ne figure pas sur le graphique.

Un optimum d'après les relevés

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L'existence d'un optimum climatique au cours de l'Holocène est déduite de l'analyse des carottages sédimentologiques ou glaciologiques et des paléothermomètres (en),

L'optimum climatique de l'Holocène se manifeste par un accroissement des températures, jusqu'à 4 °C près du pôle Nord (une étude montre un réchauffement hivernal de 3 à °C et un réchauffement estival de 2 à °C au nord de la Sibérie centrale)[1]. L'Europe du Nord aurait connu un réchauffement, tandis que l'Europe du Sud se serait légèrement refroidie[2].

La variation des températures moyennes aurait diminué rapidement avec la latitude, et il n'y aurait eu que peu de changements aux basses et moyennes latitudes. Les récifs tropicaux montrent en effet des augmentations de température inférieures à °C et la température de surface de l'océan près de la grande barrière de corail, il y a 5 350 ans, est supérieure de °C, tandis que l'indicateur δ18O est supérieur de 0,5 ‰ par rapport aux valeurs actuelles[3].

Les relevés montreraient une température moyenne mondiale plus élevée qu'actuellement (pondérée de la position en latitude et des variations saisonnières). Tandis que les températures des hautes et moyennes latitudes de l'hémisphère nord dépasseraient la moyenne en été, les tropiques et quelques parties de l'hémisphère sud seraient légèrement plus froids[4].

Sur 140 sites étudiés dans l'ouest de l'Arctique, 120 présenteraient des traces d'une température plus chaude que la température moyenne mondiale du vingtième siècle. Pour 16 sites pour lesquels des estimations quantitatives ont pu être faites, les températures auraient été à cette époque, en moyenne, de 1,6 ± 0,8 °C supérieures[5]. Le long de la plaine côtière de l'Alaska, les indications laissent à penser que la température était 2 à °C plus chaude qu'actuellement[5]. L'Arctique aurait eu moins de glace que de nos jours[6].

Carottes de glace

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Une comparaison entre les profils isotopiques des prélèvements réalisés à la station Byrd, dans l'ouest de l'Antarctique (forage de 2 164 m en 1968) et ceux faits au Camp Century, dans le nord-ouest du Groenland, montre des traces de l'optimum climatique[7]. Les corrélations indiquent que l'optimum climatique s'est produit aux deux endroits au même moment. Il en est de même pour la comparaison entre l'échantillon Dye 3 (en) de 1979, au Groenland, et le prélèvement de 1963 au Camp Century[7].

Le cap de glace Hans Tausen Iskappe (en), situé dans la Terre de Peary (nord du Groenland), est étudié depuis des années eu égard à son intérêt quant à l'étude de l'optimum climatique. Son carottage montre que sa glace s'est formée il y a 3 500 à 4 000 ans, ce qui semble indiquer que la calotte glaciaire septentrionale a fondu lors de l'optimum climatique et qu'elle s'est reconstituée lorsque le climat est redevenu froid il y a 4 000 ans[7],[8].

La péninsule de Renland, dans le fjord de Scoresby Sund (est du Groenland), a toujours été séparée de la glace de l'intérieur des terres, mais les variations isotopiques trouvées dans le prélèvement de 1963 du Camp Century se retrouvent dans les carottes de glace de Renland, prélevées en 1985[7]. La carotte de glace de 325 m de Renland couvre apparemment un cycle glaciaire complet de l'Holocène à l'interglaciaire Eémien[9].

De même, les carottes du GRIP et du NGRIP contiennent des marqueurs de l'optimum climatique à des dates très proches[7].

Chronologie

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Deux méta-études ont produit des résultats un peu différents. Selon Marcott 2013, l'optimum climatique de l'Holocène serait un plateau de températures élevées compris entre environ 8000 et [10]. Selon Kaufman 2020 toutefois, il s'agirait plutôt d'une pointe de température vers , encadrée par une période chaude allant d'environ 5000 à [11],[12].

Au début de l'Holocène en Amérique du Nord et dans l'Atlantique Nord, la calotte glaciaire des Laurentides, qui avait tout juste commencé à fondre, aurait freiné la hausse des températures[13], ce qui contribuerait à expliquer que l'optimum climatique n'aurait commencé qu'après le début de l'Holocène.

Pluviosité

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Le « Sahara vert »[14] : la végétation était de type savane arborée et la faune, attestée par les restes fossiles et l'art rupestre, comprenait des autruches, des gazelles, des bovins, des girafes, des rhinocéros, des éléphants, des hippopotames, des crocodiles… On relie cet épisode humide à une inclinaison axiale plus élevée, le périhélie de la Terre coïncidant avec la fin juillet et donc la saison des moussons[15].

Les actuels déserts d'Asie centrale étaient couverts de forêts grâce aux précipitations et la ceinture des forêts tempérées de Chine et du Japon s'étendait plus au nord[16].

Les sédiments marins d'Afrique de l'Ouest ont enregistré les traces de la « dernière période pluviale du Sahara », une époque, entre 16 000 et 6 000 ans avant le présent, où le Sahara était beaucoup plus humide[17] grâce à un renforcement de la mousson d'Afrique de l'Ouest, probablement dû aux variations orbitales liées à la précession des équinoxes. Le « Sahara vert » était parsemé de lacs et parcouru par une faune comprenant des crocodiles et des hippopotames. Ces sédiments semblent indiquer que l'entrée dans la période humide africaine, ainsi que sa sortie, se produisirent en quelques dizaines ou centaines d'années seulement, au lieu des périodes beaucoup plus longues précédemment envisagées[18],[19],[20]. Certains auteurs ont supposé que l'homme aurait joué un rôle dans la modification de la végétation dans le nord de l'Afrique, il y a 8 000 ans, quand il a introduit des animaux domestiques qui ont éliminé une partie de la végétation par surpâturage, ce qui aurait contribué à la transition rapide vers les conditions arides du Sahara[21].

Bien qu'on n'observe pas de changements significatifs de température aux basses latitudes, d'autres changements climatiques sont signalés, comme des conditions beaucoup plus humides au Sahara, en Arabie, en Australie et au Japon, mais beaucoup plus sèches dans le désert du Kalahari, dans le Midwest américain et en Amazonie, ce qui suggère une circulation thermohaline océanique différente de l'actuelle[22].

Causes possibles

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Cycles de Milankovitch.

Les principaux forçages (systèmes de causalité) climatiques à court et moyen terme sont les gaz à effet de serre, le rayonnement solaire, les éruptions volcaniques massives et les cycles orbitaux. Les cycles de Milankovitch affectent la quantité d'insolation reçue par la Terre selon les hémisphères et les saisons et ont été rapprochés des cycles glaciaires[23].

Il y aurait eu un réchauffement de l'hémisphère Nord lorsque l'inclinaison de l'axe de rotation terrestre était de 24° et que le moment où la Terre était au plus près du soleil (périhélie) correspondait à l'été dans l'hémisphère nord. Le calcul du forçage orbital prévoyait alors une irradiation solaire supérieure de 0,2 % (+40 W/m2) et un déplacement vers le sud de la zone de convergence intertropicale[24].

Divergence des modèles numériques

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En 2018[25] et en 2021, de nouveaux modèles numériques font apparaître l'optimum climatique de l'Holocène comme un artéfact dû à la non prise en compte des variations saisonnières des proxies de paléotempérature (en). La correction de ce biais, appliquée aux analyses des sédiments marins de diverses régions du monde de latitude inférieure à ±40°, établit une augmentation régulière de la température jusqu'à nos jours. Il reste à adapter la méthode aux latitudes supérieure à ±40° et vérifier si elle confirme ce nouveau modèle[26],[27].

Ces développements s'inscrivent dans le débat scientifique traditionnel entre, sur le plan méthodologique, les géochimistes et les modélisateurs et, sur le plan théorique, entre les « ponctualistes »[28] et les « gradualistes »[29]. C'est par le débat que la science avance[30].

Notes et références

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  1. (en) V.L. Koshkarova et A.D. Koshkarov, « Regional signatures of changing landscape and climate of northern central Siberia in the Holocene », Russian Geology and Geophysics, vol. 45, no 6,‎ , p. 672–685 (lire en ligne)
  2. (en) B.A.S. Davis, S. Brewer, A.C. Stevenson et J. Guiot, « The temperature of Europe during the Holocene reconstructed from pollen data », Quaternary Science Reviews, vol. 22, nos 15–17,‎ , p. 1701–16 (DOI 10.1016/S0277-3791(03)00173-2)
  3. (en) Michael K. Gagan, L.K. Ayliffe, D. Hopley, J.A. Cali, G.E. Mortimer, J. Chappell, M.T. McCulloch et M.J. Head, « Temperature and Surface-Ocean Water Balance of the Mid-Holocene Tropical Western Pacific », Science, vol. 279, no 5353,‎ , p. 1014–1018 (DOI 10.1126/science.279.5353.1014, Bibcode 1998Sci...279.1014G)
  4. (en) Akio Kitoh et Shigenori Murakami, « Tropical Pacific climate at the mid-Holocene and the Last Glacial Maximum », Paleoceanography, vol. 17, no 3,‎ , p. 1047 (DOI 10.1029/2001PA000724, lire en ligne)
  5. a et b (en) D.S. Kaufman, T.A. Ager et al., « Holocene thermal maximum in the western Arctic (0-180 W) », Quaternary Science Reviews, vol. 23, nos 5–6,‎ , p. 529–560 (DOI 10.1016/j.quascirev.2003.09.007)
  6. (en) « NSIDC Arctic Sea Ice News », National Snow and Ice Data Center (consulté le )
  7. a b c d et e (en) W. Dansgaard, Frozen Annals Greenland Ice Sheet Research, Odder, Danemark, Narayana Press, , 122 p. (ISBN 978-87-990078-0-6 et 87-990078-0-0), p. 124
  8. (en) Jon Y. Landvik, Anker Weidick et Anette Hansen, « The glacial history of the Hans Tausen Iskappe and the last glaciation of Peary Land, North Greenland », ResearchGate,‎ (lire en ligne)
  9. (en) M. Hansson et K. Holmén, « High latitude biospheric activity during the Last Glacial Cycle revealed by ammonium variations in Greenland Ice Cores », Geophys. Res. Lett., vol. 28, no 22,‎ , p. 4239–42 (DOI 10.1029/2000GL012317)
  10. (en) Marcott S. A., Shakun J. D., Clark P.U. et Mix A. C., « A reconstruction of regional and global temperature for the past 11,300 years », Science, vol. 339,‎ , p. 1198–1201
  11. (en) D. Kaufman et al., « A global database of Holocene paleotemperature records », Sci. Data, vol. 7,‎ , p. 1–34
  12. (en) D. Kaufman et al., « Holocene global mean surface temperature, a multi-method reconstruction approach », Sci. Data, vol. 7,‎ , p. 201
  13. Debret 2008, p. 43.
  14. Henri J. Hugot, Le Sahara avant le désert, éd. des Hespérides, Toulouse 1974 ; Gabriel Camps, « Tableau chronologique de la Préhistoire récente du Nord de l'Afrique : 2-e synthèse des datations obtenues par le carbone 14 » in : Bulletin de la Société préhistorique française, vol. 71, n° 1, Paris 1974, p. 261-278 et Jean Gagnepain
  15. Hoelzmann et al. 2001, p. 193.
  16. (en) « Eurasia During the Last 150,000 Years » [archive du ] (consulté le )
  17. Jean-Claude Duplessy et Gilles Ramstein, chap. 9.2.1 « La fin de la période humide en Afrique », dans Paléoclimatologie. Enquête sur les climats anciens, EDP Sciences, (ISBN 9782759811526, lire en ligne), p. 331
  18. (en) « Abrupt Climate Changes Revisited: How Serious and How Likely? », USGCRP Seminar, 23 February 1998 (consulté le )
  19. Quentin Mauguit, « Voilà 4.900 ans, le Sahara est abruptement passé du vert au jaune », sur futura-sciences.com,
  20. Bruno Malaizé, « Un Sahara vert au cours d'une période glaciaire ? », CNRS,
  21. (en) David K. Wright, « Humans as Agents in the Termination of the African Humid Period », Frontiers in Earth Science, vol. 5,‎ (DOI 10.3389/feart.2017.00004, lire en ligne)
  22. (en) Francis E. Mayle, David J. Beerling, William D. Gosling et Mark B. Bush, « Responses of Amazonian ecosystems to climatic and atmospheric carbon dioxide changes since the Last Glacial Maximum », Philosophical Transactions: Biological Sciences, vol. 359, no 1443,‎ , p. 499–514 (DOI 10.1098/rstb.2003.1434)
  23. Tatomir P. Andjelić et André Berger, « Milutin Milanković, père de la théorie astronomique des paléoclimats », Histoire & Mesure, vol. 3, no 3,‎ , p. 385-402 (DOI 10.3406/hism.1988.1344)
  24. P. Braconnot, S. Joussaume, N. de Noblet et O. Marti, « La modélisation du climat d'il y a 6 000 ans », Images de la physique, CNRS/Société française de physique
  25. (en) Marsicek J., Shuman B. N., Bartlein P. J., Shafer S. L. et Brewer S., « Reconciling divergent trends and millennial variations in Holocene temperatures », Nature, vol. 554,‎ , p. 92–96
  26. Sean Bailly, « L'énigme des températures de l'Holocène résolue ? », Pour la science, no 521,‎ , p. 6-7.
  27. (en) Samantha Bova, « Seasonal origin of the thermal maxima at the Holocene and the last interglacial », Nature, vol. 589,‎ , p. 548-553 (DOI 10.1038/s41586-020-03155-x)
  28. Vincent Courtillot, La Vie en catastrophes, Fayard, Paris 1995.
  29. André Cailleux, La Terre et son histoire, PUF, coll. « Que sais-je ? », Paris 1978.
  30. Moritz Schlick, Théorie générale de la connaissance, trad. Christian Bonnet, éd. Gallimard, coll. « Bibliothèque de philosophie », Paris 2009, (ISBN 978-2-07-077185-1).

Voir aussi

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Bibliographie

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  • Maxime Debret, Caractérisation de la variabilité climatique Holocène à partir de séries continentales, marines et glaciaires (thèse de doctorat), Université Joseph-Fourier, Grenoble I, (lire en ligne)
  • (en) Marcott S. A., Shakun J. D., Clark P.U. et Mix A. C., « A reconstruction of regional and global temperature for the past 11,300 years », Science, vol. 339,‎ , p. 1198–1201
  • (en) Marsicek J., Shuman B. N., Bartlein P. J., Shafer S. L. et Brewer S., « Reconciling divergent trends and millennial variations in Holocene temperatures », Nature, vol. 554,‎ , p. 92–96
  • (en) D. Kaufman et al., « A global database of Holocene paleotemperature records », Sci. Data, vol. 7,‎ , p. 1–34
  • (en) D. Kaufman et al., « Holocene global mean surface temperature, a multi-method reconstruction approach », Sci. Data, vol. 7,‎ , p. 201

Vidéos

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Articles connexes

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Liens externes

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  • Notice dans un dictionnaire ou une encyclopédie généraliste  :