Les gaz à effet de serre ont été le principal moteur du climat tout au long de la période la plus chaude des 66 derniers millions d'années, fournir un aperçu des moteurs du changement climatique à long terme.

L'Antarctique et l'Australie se sont séparés vers la fin de l'Eocène (il y a 56 à 22,9 millions d'années), créant un passage d'eau profonde entre eux et changeant les modèles de circulation océanique. Certains chercheurs pensent que ces changements ont été à l'origine du refroidissement des températures vers la fin de la période de « serre » de l'Éocène, mais certains pensent que la baisse des niveaux de dioxyde de carbone était à blâmer.

Si le refroidissement avait été causé par des changements dans la circulation océanique, les régions autour de l'équateur se seraient réchauffées à mesure que les régions polaires se sont refroidies, déplacer la répartition de la chaleur sur Terre. Mais changer la concentration des gaz à effet de serre affecterait la chaleur totale piégée dans l'atmosphère terrestre, provoquant un refroidissement partout (y compris sous les tropiques), c'est ce que les chercheurs ont trouvé. Les résultats ont été publiés dans la revue La nature .

L'évolution synchronisée de la température tropicale et polaire que nous avons reconstituée ne peut s'expliquer que par le forçage des gaz à effet de serre, " dit Margot Cramwinckel, un doctorat candidat à l'Université d'Utrecht aux Pays-Bas et premier auteur de l'article. "Nos résultats sont particulièrement compatibles avec l'hypothèse selon laquelle le refroidissement à long terme de l'Éocène a été provoqué par les gaz à effet de serre. Cela améliore considérablement notre compréhension des facteurs à l'origine du changement climatique à long terme, ce qui est important pour prédire l'évolution du changement climatique futur."

Le changement climatique a souvent des effets plus intenses près des pôles qu'ailleurs sur la planète, un phénomène connu sous le nom d'amplification polaire.

L'étude a révélé que le changement de température était plus spectaculaire près des pôles que sous les tropiques pendant l'Eocène, même si la majeure partie de la période a été extrêmement chaude, laissant peu ou pas de glace près des pôles.

"Même dans un monde largement libre de glace, les pôles se sont refroidis plus que les tropiques lorsque la température a baissé, " a déclaré Cramwinckel. "Cela indique que le forçage des gaz à effet de serre en lui-même peut provoquer une amplification polaire."

Les chercheurs avaient une autre question sur l'amplification polaire :atteint-elle une sorte de limite ?

"Nos résultats soutiennent l'idée que l'amplification polaire sature à un moment donné dans les climats chauds et ne continue pas à augmenter avec le réchauffement, " a déclaré Matthieu Huber, un professeur de terre, sciences atmosphériques et planétaires à l'Université Purdue et co-auteur de l'article.

En tant qu'indicateur de température, l'équipe de recherche a examiné les lipides membranaires de simples, des organismes vivant à la surface de la mer appelés Thaumarchaeota qui modifient la composition de leur membrane à mesure que les températures changent dans les carottes de sédiments des grands fonds forés près de la Côte d'Ivoire.

Ils ont combiné ces observations avec des modèles climatiques, produit par l'équipe de Huber à Purdue, pour mailler ensemble une chronologie de la température tout au long de l'Éocène.

"Les simulations ont pris environ quatre ans de calcul continu pour atteindre des états climatiques équilibrés à divers niveaux de dioxyde de carbone, " dit Huber. " Pour la première fois, le modèle climatique est capable de saisir les principales tendances des températures de surface de la mer tropicale et des gradients de température sur une gamme de climats couvrant près de 20 millions d'années. Le seul problème est que les simulations ont nécessité plus de changements de dioxyde de carbone que ceux observés, ce qui démontre que ce modèle n'est pas assez sensible au dioxyde de carbone."

Historiquement, les chercheurs ont eu du mal à reproduire les gradients de température entre les tropiques et les pôles tout au long de l'Éocène. Ces nouveaux modèles climatiques sont capables de surmonter la plupart des problèmes rencontrés par les modèles passés.