Dans peu d'endroits, les effets du changement climatique sont plus prononcés que sur les sommets tropicaux comme le mont Kilimandjaro et le mont Kenya, où des glaciers centenaires ont presque complètement fondu. Maintenant, de nouvelles recherches suggèrent que le réchauffement futur de ces pics pourrait être encore plus important que ne le prédisent actuellement les modèles climatiques.

Des chercheurs dirigés par un géologue de l'Université Brown ont reconstitué les températures au cours des 25 dernières, 000 ans sur le mont Kenya, Le deuxième plus haut sommet d'Afrique après le Kilimandjaro. Les travaux montrent que, alors que le monde a commencé à se réchauffer rapidement à partir de la dernière période glaciaire vers 18, il y a 000 ans, les températures annuelles moyennes élevées sur la montagne ont augmenté beaucoup plus rapidement que dans les zones environnantes plus proches du niveau de la mer. A une altitude de 10, 000 pieds, la température annuelle moyenne a augmenté de 5,5 degrés Celsius de la période glaciaire à la période préindustrielle, l'étude a trouvé, par rapport à un réchauffement de seulement 2 degrés environ au niveau de la mer au cours de la même période.

"Lorsque nous exécutons des modèles climatiques de pointe en arrière dans le temps jusqu'à cette période, ils sous-estiment les changements de température à haute altitude, " dit James Russell, professeur agrégé au Département de la Terre, Sciences environnementales et planétaires et membre de l'Institut de Brown pour l'environnement et la société. "Cela implique que les modèles peuvent également sous-estimer le réchauffement à haute altitude à l'avenir."

L'étude, que Russell a dirigé avec Shannon Loomis, son ancien étudiant diplômé, est publié dans la revue Avancées scientifiques .

Différences de température

Les questions des scientifiques sur la façon dont le réchauffement climatique affecte les hautes altitudes tropicales remontent à environ 30 ans. En 1985, des recherches influentes du géologue Brown Warren Prell ont montré que de la dernière période glaciaire à la période préindustrielle, les températures de surface de la mer sous les tropiques n'ont augmenté que d'un ou deux degrés. Pendant ce temps, les enregistrements de température estimés à partir des glaciers tropicaux de haute altitude suggèrent un réchauffement beaucoup plus spectaculaire à haute altitude.

"La communauté de la modélisation climatique a pensé qu'il devait y avoir quelque chose qui ne va pas avec l'un de ces enregistrements de température, " Russell a dit, « parce que les modèles ne peuvent tout simplement pas reproduire une si grande différence de réchauffement entre les hautes et les basses altitudes. »

Les travaux ultérieurs ont largement confirmé les estimations de la température de surface de la mer, mais des questions sur les données de haute altitude demeuraient. Cette nouvelle étude visait à générer de nouvelles, enregistrements de haute altitude plus robustes.

Durant la dernière décennie, Le co-auteur de Russell Jaap Damsté de l'Université d'Utrecht et ses collègues ont développé une nouvelle méthode de suivi de la température dans le temps en étudiant les restes d'anciens microbes. Spécifiquement, ils examinent des composés organiques appelés GDGT qui sont produits dans les parois cellulaires microbiennes. La composition chimique des GDGT est sensible à la température. Afin de maintenir les GDGT et les parois cellulaires dans un état stable et perméable, les microbes modifient la composition chimique des GDGT en réponse aux changements de température. Russell et son équipe ont pu calibrer avec précision la composition du GDGT trouvée dans les sédiments lacustres avec les températures de l'air au fil du temps.

"Nous avons pensé que nous pourrions utiliser ce nouveau proxy de température pour créer un record de température à haute altitude depuis la dernière période glaciaire qui confirme ou réfute le record dérivé des glaciers, ", a déclaré Russell.

Pour l'étude, Russell et ses collègues ont examiné des carottes de sédiments prélevées au fond du lac Rutundu, un lac volcanique sur le mont Kenya à une altitude d'environ 10, 000 pieds. Les cœurs conservent la signature de la chimie GDGT datant de plus de 25, 000 à l'ère glaciaire. Les données suggèrent que les températures annuelles moyennes au lac Rutundu ont augmenté d'environ 5,5 degrés Celsius depuis la dernière période glaciaire, un chiffre cohérent avec les précédents indicateurs de température à haute altitude. Pendant ce temps, les données de température de deux lacs plus proches du niveau de la mer - le lac Tanganyika et le lac Malawi - suggèrent des changements de température beaucoup plus modestes d'environ 3,3 degrés et 2 degrés respectivement.

Les modèles climatiques sont capables de reproduire les changements de température à basse altitude, mais ils sous-estiment de 40 % le changement à haute altitude, dit Russell. Cela suggère qu'il y a quelque chose qui ne va pas dans la façon dont les modèles simulent les changements dans le taux de laps de temps atmosphérique - le taux auquel la température de l'air varie avec l'altitude.

"Tous les modèles climatiques calculent un taux de déchéance - il fait partie intégrante de la sortie du modèle, " Russell a déclaré. "Ce que ce travail montre, c'est qu'il y a un problème dans la façon dont les modèles font ce calcul."

Implications pour le changement climatique futur

Il est difficile de diagnostiquer exactement quel est ce problème, Russell dit, mais cela a probablement quelque chose à voir avec la façon dont les modèles traitent la teneur en vapeur d'eau atmosphérique. La teneur en vapeur d'eau est le facteur de contrôle le plus puissant dans la régulation du taux de lapsus (l'air humide se refroidit plus lentement avec l'altitude).

"Nous dirions qu'il y a probablement un problème dans les concentrations de vapeur d'eau et donc la rétroaction, ", a déclaré Russell.

Quelle que soit la source du problème, les ramifications pour les montagnes tropicales peuvent être importantes. Les modèles manquent près de la moitié du changement de température à haute altitude dans le passé, et ils peuvent également sous-estimer les changements futurs.

« Ce sont des écosystèmes très fragiles qui abritent une biodiversité extraordinaire et des environnements uniques comme les glaciers tropicaux, " Russell a déclaré. "Nos résultats suggèrent que le réchauffement futur dans ces environnements pourrait être plus extrême que nous ne le prévoyons."