Il y a 24 millions d'années – passage de l'Oligocène au Miocène Crédit :Alfred-Wegener-Institut, Katharina Hochmuth
L'histoire glaciaire de l'Antarctique est actuellement l'un des sujets les plus importants de la recherche sur le climat. Pourquoi? Parce que l'aggravation du changement climatique soulève une question clé :comment les masses de glace du continent sud ont-elles réagi aux changements entre les phases froides et chaudes dans le passé, et comment le feront-ils à l'avenir ? Une équipe d'experts internationaux, dirigé par des géophysiciens de l'Institut Alfred Wegener, Centre Helmholtz pour la recherche polaire et marine (AWI), a maintenant jeté un nouvel éclairage sur neuf intervalles charnières dans l'histoire climatique de l'Antarctique, étalé sur 34 millions d'années, en reconstituant la profondeur de l'océan Austral dans chacun. Ces nouvelles cartes offrent des informations sur, par ex. les cours passés des courants océaniques, et montre que, dans les phases chaudes passées, les grandes calottes glaciaires de l'Antarctique oriental ont réagi au changement climatique de la même manière que les calottes glaciaires de l'Antarctique occidental le font aujourd'hui. Les cartes et l'article en libre accès viennent d'être publiés dans la revue en ligne Géochimie, Géophysique, Géosystèmes , une publication de l'Union géologique américaine.
L'océan Austral est l'un des piliers les plus importants du système climatique de la Terre. Son courant circumpolaire antarctique, le courant le plus puissant de la planète, relie le Pacifique, Océans Atlantique et Indien, et a effectivement isolé le continent antarctique et ses masses de glace du reste du monde pendant plus de 30 millions d'années. Alors et maintenant, les courants océaniques ne peuvent couler que là où l'eau est suffisamment profonde et il n'y a pas d'obstacles comme les ponts terrestres, îles, les crêtes sous-marines et les plateaux bloquant leur chemin. Par conséquent, quiconque cherche à comprendre l'histoire du climat et l'histoire glaciaire de l'Antarctique doit savoir exactement à quoi ressemblaient les structures de profondeur et de surface du plancher de l'océan Austral dans un passé lointain.
Les chercheurs du monde entier peuvent désormais trouver ces informations dans de nouveaux, des cartes maillées haute résolution des fonds océaniques et des approches de modélisation des données préparées par une équipe d'experts internationaux dirigée par des géoscientifiques de l'AWI, qui couvrent neuf intervalles pivots dans l'histoire climatique de l'Antarctique. "Au cours de l'histoire de la Terre, la géographie de l'océan Austral a constamment changé, lorsque les plaques continentales se sont heurtées ou se sont éloignées, des crêtes et des monts sous-marins se sont formés, les masses de glace ont poussé les sédiments déposés à travers les plateaux continentaux comme des bulldozers, et l'eau de fonte a transporté les sédiments de la terre à la mer, ", explique le géophysicien et co-auteur de l'AWI, le Dr Karsten Gohl. Chaque processus a modifié la profondeur de l'océan et, dans certains cas, les courants. Les nouvelles cartes quadrillées montrent clairement comment la structure de la surface du plancher océanique a évolué sur 34 millions d'années, à une résolution d'env. 5 x 5 kilomètres par pixel, ce qui les rend 15 fois plus précis que les modèles précédents.
L'ensemble de données reflète les résultats de 40 ans de recherche géoscientifique en Antarctique
Afin de reconstituer les profondeurs d'eau passées, les experts ont rassemblé des données de terrain géoscientifiques de 40 ans de recherche en Antarctique, qu'ils ont ensuite combinés dans un modèle informatique du fond marin de l'océan Austral. La base était constituée de profils sismiques recueillis au cours de plus de 150 expéditions géoscientifiques et qui, lorsqu'il est mis bout à bout, parcourir un demi-million de kilomètres. En sismique réflexion, des ondes sonores sont émises, pénétrant le fond marin à une profondeur de plusieurs kilomètres. Le signal réfléchi est utilisé pour produire une image des couches de sédiments stratifiés sous la surface, un peu comme si on coupait un morceau de gâteau, qui révèle les couches individuelles. Les experts ont ensuite comparé les couches identifiées avec des carottes de sédiments des régions correspondantes, ce qui leur a permis de déterminer l'âge de la plupart des couches. Dans une dernière étape, ils ont utilisé un modèle informatique pour « remonter le temps » et calculer quels dépôts de sédiments étaient déjà présents dans l'océan Austral à des intervalles spécifiques, et à quelles profondeurs dans le fond marin ils s'étendaient dans les époques respectives.
Les tournants de l'histoire climatique de l'Antarctique
Ils ont appliqué cette approche à neuf intervalles clés de l'histoire climatique de l'Antarctique, y compris par ex. la phase chaude du Pliocène inférieur, il y a cinq millions d'années, qui est largement considéré comme un modèle potentiel pour notre futur climat. À l'époque, le monde était en moyenne de 2 à 3 degrés Celsius plus chaud qu'aujourd'hui, en partie parce que la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère atteignait 450 ppm (parties par million). Le GIEC (Rapport spécial du GIEC sur l'océan et la cryosphère dans un climat changeant, 2019) a cité cette concentration comme le meilleur scénario pour l'année 2100 ; en juin 2019, le niveau était de 415 ppm. À l'époque, les plates-formes de glace de l'Antarctique flottant maintenant sur l'océan s'étaient très probablement complètement effondrées. « Sur la base des dépôts de sédiments que nous pouvons dire, par exemple, qu'à des époques extrêmement chaudes comme le Pliocène, les grandes calottes glaciaires de l'Antarctique oriental ont réagi de manière très similaire à ce que nous voyons actuellement dans les calottes glaciaires de l'Antarctique occidental, " rapporte le Dr Katharina Hochmuth, premier auteur de l'étude et ancien géophysicien de l'AWI, qui mène actuellement des recherches à l'Université de Leicester, ROYAUME-UNI.
Par conséquent, les nouvelles cartes fournissent des données sur les conditions climatiques importantes dont les chercheurs du monde entier ont besoin pour simuler avec précision le développement des masses de glace dans leurs modèles de calotte glaciaire et climatiques, et de produire des prévisions plus fiables. Les chercheurs peuvent également télécharger les ensembles de données correspondants à partir de la base de données du système terrestre de l'AWI, PANGAEA.
En plus des chercheurs de l'AWI, des experts des institutions suivantes ont participé à l'étude :(1) Institut russe de recherche scientifique pour la géologie et les ressources minérales de l'océan, Saint-Pétersbourg, Russie; (2) Université d'État de Saint-Pétersbourg, Russie; (3) Université de Tasmanie, Australie; (4) Sciences GNS, Basse Hutt, Nouvelle-Zélande; et (5) l'Institut national d'océanographie et de géophysique appliquée, Italie.
Les cartes quadrillées décrivent la géographie de l'océan Austral dans les intervalles clés suivants de l'histoire du climat et de l'histoire glaciaire de l'Antarctique :
Les données sur les carottes de sédiments ont été recueillies dans le cadre de projets de recherche géoscientifique menés dans le cadre du Deep Sea Drilling Project (DSDP), Programme de forage océanique (ODP), Programme intégré de forage océanique, et Programme international de découverte des océans (IODP).
