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Les argiles du nord du Canada peuvent-elles fournir un record de température sur 3 000 ans de l'océan Atlantique?

Révision: Lapointe, F., Bradley, R. S., Francus, P., Balascio, N. L., Abbott, M. B., Stoner, J. S.,… & Labarre, T. (2020). Résolution annuelle de la variabilité de la température de surface de la mer de l'Atlantique au cours des 2 900 dernières années. Actes de l'Académie nationale des sciences, 117 (44), 27171-27178.

introduction

Le changement climatique affecte actuellement notre planète d'une manière que les scientifiques commencent tout juste à comprendre. Les températures des océans dans le monde entier ont augmenté au cours des dernières décennies, mais dans quelle mesure cette augmentation est due aux humains par rapport aux fluctuations naturelles n'est pas encore claire. Comprendre le rythme naturel du système climatique est donc important si nous voulons mieux comprendre comment nos actions l'affectent.

L'oscillation multidécennale atlantique (AMO) est l'un des rythmes naturels que les océanographes s'intéressent vivement. L'AMO a été découvert lorsque les scientifiques ont vu que les températures moyennes de l'océan Atlantique fluctuent sur des échelles de temps de 10 à 30 ans. L'indice AMO est une mesure de combien l'océan Atlantique est plus chaud ou plus froid par rapport à ce qui est normalement enregistré pour cette région.

L'oscillation multidécennale atlantique montre que les températures moyennes des océans ont oscillé au cours des 100 dernières années (Crédit: Oldenborgh et al., 2012)

Certains scientifiques ont cependant fait valoir que l'AMO n'est pas un véritable cycle climatique parce que les signaux de fluctuation sont si bruyants et que le record lui-même est court. Malheureusement, comme la température de l'océan n'a pas été facilement mesurée jusqu'à la fin des années 1800, notre bilan «instrumental» de l'océan Atlantique est extrêmement court. Ce fut la motivation du Dr Lapointe et d'autres pour étendre le dossier AMO beaucoup plus loin dans le temps en utilisant des techniques géologiques. Ils ont publié un enregistrement haute résolution de 3 000 ans de l'AMO basé sur la concentration de titane (Ti) des sédiments lacustres de l'île d'Ellesmere, au Canada.

Site d'étude

L'île d'Ellesmere est située dans l'extrême nord du territoire canadien du Nunavut, où seul le saule arctique rustique peut survivre. C’est ici que le Dr Lapoint et ses collègues ont échantillonné les sédiments au fond d’un lac de 80 mètres de profondeur pour générer leur long enregistrement AMO.

South Sawtooth Lake, où les carottes de sédiments ont été prélevées pour cette étude (Crédit: PNAS)

Méthode

Vous vous demandez peut-être comment la saleté et l'argile du fond d'un lac au Canada peuvent nous renseigner sur les températures moyennes de l'océan Atlantique, mais c'est là qu'intervient l'expertise des océanographes et des climatologues. Basé sur une série de relations complexes entre l'océan et l'atmosphère qui impliquent des systèmes de basse pression et des taux de chutes de neige, nous en déduisons qu'un océan Atlantique plus froid conduit à plus de sédiments riches en titane livrés aux lacs du nord du Canada. L'inverse est également vrai, qu'un océan Atlantique plus chaud que d'habitude signifie que moins de titane est livré à ces lacs. Un schéma plus complet de cette connexion est présenté ci-dessous.

Un schéma plus complet montrant comment les températures de l'océan Atlantique et la phase AMO peuvent être enregistrées dans les enregistrements lacustres.

Les auteurs ont comparé les mesures instrumentales des températures de l'océan Atlantique avec les niveaux de titane trouvés dans les sédiments pour s'assurer que ces mesures étaient en accord. La bonne corrélation entre eux leur a donné confiance pour prolonger leur record de titane plus loin dans le temps.

Résultats

Alors, le record AMO que nous voyons au cours des 100 dernières années persiste-t-il dans le passé? Selon les résultats des auteurs, c'est le cas! Sur la base du relevé des sédiments de titane, l'océan Atlantique a oscillé en température moyenne sur des cycles de 10 à 30 ans au cours des 3 000 dernières années. C'est une découverte importante qui confirme la présence de l'AMO en tant que cycle climatique.

Le record de 3 000 ans d'AMO basé sur le titane dans les sédiments de l'île d'Ellesmere. Les périodes historiques d'anomalies climatiques connues sont mises en évidence. Remarquez la forte AMO négative pendant le petit âge glaciaire et la forte AMO positive pendant la période chaude actuelle (CWP) (Crédit: modifié de Lapoint et al., 2020)

Ce qui est plus intéressant, c’est que si l’OMA est généralement stable au cours des 3 000 dernières années, il y a des périodes où il change considérablement. Par exemple, au cours des années 1500 à 1700, l'indice AMO était extrêmement négatif. Cela correspond à une époque de l'histoire humaine surnommée le «petit âge glaciaire», où les températures en Europe étaient plus fraîches que d'habitude pendant plusieurs siècles. Ce résultat nous montre que le petit âge glaciaire a également affecté l'océan Atlantique.

Peinture du 17ème siècle d'un village hollandais en hiver. La rivière gelée a probablement été rendue possible par les conditions climatiques du petit âge glaciaire. Crédits: Hendrick Avercamp, Rijksmuseum

Un autre résultat important du record AMO est que nous constatons un changement vers des valeurs AMO positives au cours des 20 dernières années, qui sont parmi les plus élevées de tout le record de 3000 ans. Cette étude nous permet donc non seulement de comprendre la relation entre l'océan et le climat dans le passé, mais met également en perspective à quel point notre planète évolue aujourd'hui. Les gens pensent généralement très peu à la saleté au fond d’un lac, mais les climatologues ont montré ici que ces argiles peuvent nous aider à percer les mystères du passé de notre planète.

Je suis doctorant en physique du climat et en géologie marine au MIT et à la Woods Hole Oceanographic Institution. Je souhaite utiliser des méthodes géochimiques et des modèles climatiques pour étudier les périodes de changement climatique rapide dans le passé et comprendre le rôle de l’océan dans notre système climatique. Dans mon temps libre, j'aime le tennis, les jeux de société et recréer mes plats asiatiques préférés à la maison.

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