Les éruptions volcaniques majeures à l'avenir ont le potentiel d'affecter les températures et les précipitations mondiales de manière plus dramatique que par le passé en raison du changement climatique, selon une nouvelle étude menée par le National Center for Atmospheric Research (NCAR).

Les auteurs de l'étude se sont concentrés sur l'éruption cataclysmique du mont Tambora en Indonésie en avril 1815, qui aurait déclenché la soi-disant "année sans été" en 1816. Ils ont découvert que si une éruption similaire se produisait en 2085, les températures plongeraient plus profondément, mais pas assez pour compenser le réchauffement futur associé au changement climatique. Le refroidissement accru après une future éruption perturberait également plus gravement le cycle de l'eau, diminuant la quantité de précipitations qui tombent dans le monde.

La raison de la différence de réponse climatique entre 1815 et 2085 est liée aux océans, qui devraient devenir plus stratifiés à mesure que la planète se réchauffe, et donc moins en mesure de modérer les impacts climatiques causés par les éruptions volcaniques.

"Nous avons découvert que les océans jouent un rôle très important dans la modération, tout en s'allongeant, le refroidissement superficiel induit par l'éruption de 1815, " a déclaré John Fasullo, scientifique du NCAR, auteur principal de la nouvelle étude. "Le coup de pied volcanique n'est que cela - c'est un coup de refroidissement qui dure environ un an. Mais les océans changent l'échelle de temps. Ils agissent non seulement pour amortir le refroidissement initial, mais aussi pour l'étaler sur plusieurs années."

La recherche sera publiée le 31 octobre dans la revue Communication Nature . Le travail a été financé en partie par la National Science Foundation, Parrain du NCAR. Les autres bailleurs de fonds incluent la NASA et le département américain de l'Énergie. Les co-auteurs de l'étude sont Robert Tomas, Samantha Stevenson, Bette Otto-Bliesner, et Esther Brady, tout le NCAR, ainsi qu'Eugène Wahl, de l'Administration nationale des océans et de l'atmosphère.

Un regard détaillé sur un passé mortel

l'éruption du mont Tambora, le plus grand des derniers siècles, a craché une énorme quantité de dioxyde de soufre dans la haute atmosphère, où il s'est transformé en particules de sulfate appelées aérosols. La couche d'aérosols réfléchissant la lumière refroidissait la Terre, enclenchant une chaîne de réactions qui a conduit à un été extrêmement froid en 1816, en particulier en Europe et dans le nord-est de l'Amérique du Nord. L'"année sans été" est blâmée pour les mauvaises récoltes et les maladies généralisées, causant plus de 100, 000 morts dans le monde.

Pour mieux comprendre et quantifier les effets climatiques de l'éruption du mont Tambora, et d'explorer comment ces effets pourraient différer pour une future éruption si le changement climatique continue sur sa trajectoire actuelle, l'équipe de recherche s'est tournée vers un modèle informatique sophistiqué développé par des scientifiques du NCAR et de la communauté au sens large.

Les scientifiques ont examiné deux séries de simulations du modèle du système terrestre communautaire. Le premier est tiré du projet CESM Last Millennium Ensemble, qui simule le climat de la Terre de l'an 850 à 2005, y compris les éruptions volcaniques dans les archives historiques. Le deuxième ensemble, qui suppose que les émissions de gaz à effet de serre se poursuivent sans relâche, a été créé en faisant avancer le CESM et en répétant une hypothétique éruption du mont Tambora en 2085.

Les simulations du modèle historique ont révélé que deux processus compensatoires ont aidé à réguler la température de la Terre après l'éruption de Tambora. Alors que les aérosols dans la stratosphère ont commencé à bloquer une partie de la chaleur du Soleil, ce refroidissement a été intensifié par une augmentation de la superficie des terres couvertes de neige et de glace, qui renvoie la chaleur vers l'espace. À la fois, les océans ont servi de contrepoids important. Alors que la surface des océans se refroidissait, l'eau plus froide a coulé, permettant à l'eau plus chaude de monter et de libérer plus de chaleur dans l'atmosphère.

Au moment où les océans eux-mêmes se sont considérablement refroidis, la couche d'aérosol avait commencé à se dissiper, permettant à une plus grande partie de la chaleur du Soleil d'atteindre à nouveau la surface de la Terre. À ce moment, l'océan a joué le rôle inverse, garder l'atmosphère plus fraîche, car les océans mettent beaucoup plus de temps à se réchauffer que la terre.

"Dans nos courses de modèle, nous avons constaté que la Terre a effectivement atteint sa température minimale l'année suivante, quand les aérosols étaient presque partis, " a déclaré Fasullo. " Il s'avère que les aérosols n'avaient pas besoin de rester pendant une année entière pour avoir encore une année sans été en 1816, car à ce moment-là, les océans s'étaient considérablement refroidis."

Les océans dans un climat changé

Lorsque les scientifiques ont étudié comment le climat en 2085 réagirait à une éruption hypothétique qui imitait celle du mont Tambora, ils ont découvert que la Terre connaîtrait une augmentation similaire de la superficie couverte de neige et de glace.

Cependant, la capacité de l'océan à modérer le refroidissement serait considérablement diminuée en 2085. En conséquence, l'ampleur du refroidissement de la surface de la Terre pourrait être jusqu'à 40 % supérieure à l'avenir. Les scientifiques mettent en garde, cependant, que l'ampleur exacte est difficile à quantifier, car ils n'avaient qu'un nombre relativement faible de simulations de la future éruption.

La raison de ce changement est liée à un océan plus stratifié. Alors que le climat se réchauffe, les températures de surface de la mer augmentent. L'eau plus chaude à la surface de l'océan est alors moins capable de se mélanger avec l'eau plus froide, eau plus dense en dessous.

Dans les exécutions du modèle, cette augmentation de la stratification océanique signifiait que l'eau qui s'était refroidie après l'éruption volcanique s'est retrouvée piégée à la surface au lieu de se mélanger plus profondément dans l'océan, réduisant la chaleur dégagée dans l'atmosphère.

Les scientifiques ont également découvert que la future éruption aurait un effet plus important sur les précipitations que l'éruption historique du mont Tambora. Des températures de surface de la mer plus froides diminuent la quantité d'eau qui s'évapore dans l'atmosphère et, donc, diminuent également les précipitations moyennes mondiales.

Bien que l'étude ait révélé que la réponse de la Terre à une éruption de type Tambora serait plus aiguë à l'avenir que par le passé, les scientifiques notent que le refroidissement de surface moyen causé par l'éruption de 2085 (environ 1,1 degré Celsius) ne serait pas suffisant pour compenser le réchauffement causé par le changement climatique induit par l'homme (environ 4,2 degrés Celsius d'ici 2085).

Le co-auteur de l'étude, Otto-Bliesner, a déclaré :"La réponse du système climatique à l'éruption de 1815 du mont Tambora en Indonésie nous donne une perspective sur les surprises potentielles pour l'avenir, mais avec la torsion que notre système climatique peut réagir de manière très différente. »