Des particules de fumée séculaires conservées dans la glace révèlent un passé de feu dans l'hémisphère sud et jettent un nouvel éclairage sur les impacts futurs du changement climatique mondial, selon une nouvelle étude publiée dans Avancées scientifiques .

"Jusqu'à maintenant, l'ampleur de l'activité des incendies passés, et donc la quantité de fumée dans l'atmosphère préindustrielle, n'a pas été bien caractérisé, " dit Pengfei Liu, un ancien étudiant diplômé et boursier postdoctoral à la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) et premier auteur de l'article. "Ces résultats sont importants pour comprendre l'évolution du changement climatique des années 1750 à nos jours, et pour prédire le climat futur."

L'une des plus grandes incertitudes lorsqu'il s'agit de prédire les impacts futurs du changement climatique est la vitesse à laquelle les températures de surface augmenteront en réponse à l'augmentation des gaz à effet de serre. La prédiction de ces températures est compliquée car elle implique le calcul des effets concurrents de réchauffement et de refroidissement dans l'atmosphère. Les gaz à effet de serre emprisonnent la chaleur et réchauffent la surface de la planète tandis que les particules d'aérosol dans l'atmosphère provenant des volcans, les incendies et autres combustions refroidissent la planète en bloquant la lumière du soleil ou en semant la couverture nuageuse. Comprendre à quel point la température de surface est sensible à chacun de ces effets et comment ils interagissent est essentiel pour prédire l'impact futur du changement climatique.

De nombreux modèles climatiques d'aujourd'hui s'appuient sur les niveaux passés de gaz à effet de serre et d'aérosols pour valider leurs prévisions pour l'avenir. Mais il y a un problème :alors que les niveaux préindustriels de gaz à effet de serre sont bien documentés, la quantité d'aérosols de fumée dans l'atmosphère préindustrielle ne l'est pas.

Pour modéliser la fumée dans l'hémisphère sud préindustriel, l'équipe de recherche s'est tournée vers l'Antarctique, où la glace emprisonne les particules de fumée émises par les incendies en Australie, Afrique et Amérique du Sud. Les scientifiques des carottes de glace et co-auteurs de l'étude, Joseph McConnell et Nathan Chellman du Desert Research Institute du Nevada, suie mesurée, un élément clé de la fumée, déposés dans un réseau de 14 carottes de glace provenant de tout le continent, beaucoup fournis par des collaborateurs internationaux.

« La suie déposée dans la glace des glaciers reflète directement les concentrations atmosphériques passées, de sorte que les carottes de glace bien datées fournissent les enregistrements à long terme les plus fiables, " a déclaré McConnell.

Ce qu'ils ont trouvé était inattendu.

"Alors que la plupart des études ont supposé qu'il y avait moins d'incendies à l'ère préindustrielle, les carottes de glace suggéraient un passé beaucoup plus fougueux, au moins dans l'hémisphère sud, " dit Loretta Mickley, Chercheur principal en interactions chimie-climat à SEAS et auteur principal de l'article.

Pour tenir compte de ces niveaux de fumée, les chercheurs ont effectué des simulations informatiques qui tiennent compte à la fois des incendies de forêt et des pratiques de brûlage des peuples autochtones.

"Les simulations informatiques d'incendie montrent que l'atmosphère de l'hémisphère sud aurait pu être très enfumée au siècle précédant la révolution industrielle. Les concentrations de suie dans l'atmosphère étaient jusqu'à quatre fois supérieures à celles suggérées par les études précédentes. et le brûlage régulier pratiqué par les peuples autochtones à l'époque précoloniale, " a déclaré Jed Kaplan, Professeur agrégé à l'Université de Hong Kong et co-auteur de l'étude.

Ce résultat est en accord avec les enregistrements de carottes de glace qui montrent également que la suie était abondante avant le début de l'ère industrielle et est restée relativement constante tout au long du 20e siècle. La modélisation suggère qu'à mesure que les changements d'utilisation des terres diminuent l'activité des incendies, les émissions de l'industrie ont augmenté.

Que signifie cette découverte pour les futures températures de surface ?

En sous-estimant l'effet refroidissant des particules de fumée dans le monde préindustriel, les modèles climatiques pourraient avoir surestimé l'effet de réchauffement du dioxyde de carbone et d'autres gaz à effet de serre afin de tenir compte des augmentations observées des températures de surface.

"Les climatologues savent que la génération la plus récente de modèles climatiques surestime la sensibilité de la température de surface aux gaz à effet de serre, mais nous ne savons pas pourquoi ni de combien, " a déclaré Liu. "Cette recherche offre une explication possible."

"Il est clair que le monde se réchauffe, mais la question clé est de savoir à quelle vitesse se réchauffera-t-il alors que les émissions de gaz à effet de serre continueront d'augmenter. Cette recherche nous permet d'affiner nos prévisions pour l'avenir, " dit Mickley.