Une équipe internationale de chercheurs, dirigé par l'Institut Max Planck de chimie de Mayence, Allemagne, a maintenant réussi à reconstituer l'évolution des précipitations en Asie centrale au cours des cinq derniers millions d'années. Les informations conservées au sein de la succession sédimentaire fournissent le chaînon manquant pour comprendre les rétroactions terre-eau pour le climat mondial.

La chercheuse paléo Charlotte Prud'homme, qui travaillait jusqu'à récemment à l'Institut de chimie Max Planck et est aujourd'hui chercheur à l'Université de Lausanne, explique :« La séquence sédimentaire de 80 mètres d'épaisseur que nous avons trouvée à Charyn Canyon dans le sud-est du Kazakhstan nous fournit un enregistrement pratiquement continu de cinq millions d'années de changement climatique. C'est un événement très rare sur terre ! L'alternance des couches de poussière et de sol fournit la première preuve fiable, dans un endroit, des interactions à long terme entre les principaux systèmes climatiques du continent eurasien.

"Au cours des cinq derniers millions d'années, les surfaces terrestres de l'Eurasie semblent avoir contribué plus activement au cycle de l'eau terre-atmosphère-océan qu'on ne le croyait auparavant. Les sédiments conservés à Charyn Canyon ont servi de test décisif pour l'afflux d'eau douce dans l'océan Arctique, stimuler le transport des masses d'air humide de l'Atlantique Nord vers la terre via les flux d'air d'ouest, " dit l'auteur correspondant Prud'homme. Les résultats de la recherche ont maintenant été publiés dans la revue scientifique Communications Terre et Environnement .

Les chercheurs ont concentré leur enquête sur les périodes pliocène et pléistocène. Le Pliocène, il y a 5 à 2,6 millions d'années, représente le meilleur analogue pour les conditions climatiques de l'Anthropocène :cette période géologique était la dernière fois que la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère était comparable à aujourd'hui, environ 400 parties par million (ppm). "C'est pourquoi nos informations sur les sédiments de Charyn Canyon sont si essentielles pour comprendre le climat futur, " dit Prud'homme.

Jusqu'à maintenant, on sait peu de choses sur le rôle que joue l'Asie centrale dans l'évolution du climat mondial passé et présent. L'évolution du climat de la Terre au cours des cinq derniers millions d'années a été principalement comprise du point de vue des mécanismes marins. En revanche, l'importance des rétroactions climatiques qui ont pris naissance sur terre plutôt que dans les océans, des lacs ou des carottes de glace - est restée largement inexplorée. L'équipe de recherche internationale a comblé cette lacune avec ses recherches sur le terrain à Charyn Canyon.

Interactions entre les systèmes climatiques des moyennes et hautes latitudes

La situation géographique du site d'étude au milieu de l'Asie centrale était d'une importance capitale pour l'équipe :« Nous devions trouver un endroit à l'intérieur des terres et aussi loin que possible de l'océan, " Catherine Fitzsimmons, Chef de groupe du groupe de recherche sur la reconstruction du paléoclimat terrestre à l'Institut Max Planck de chimie, explique. "Nous pourrions difficilement trouver une situation plus continentale qu'à Charyn Canyon dans le sud-est du Kazakhstan." Le climat semi-aride du canyon, et son paysage, a été façonné par l'interaction entre les vents d'ouest des latitudes moyennes et les fronts polaires des hautes latitudes, et par les sédiments transportés depuis les montagnes voisines du Tien Shan. Charyn Canyon est idéal, selon Fitzsimmons, pour étudier les mécanismes de rétroaction terre-climat à long terme.

Les chercheurs ont examiné la succession sédimentaire de 80 mètres d'épaisseur et échantillonné en rappel pour assurer une couverture continue de l'enregistrement. En mesurant les concentrations relatives d'isotopes dans les carbonates du sol, ils ont reconstitué la disponibilité changeante de l'humidité dans le sol au fil du temps. Une combinaison d'analyses paléomagnétiques et de datation absolue à l'uranium et au plomb des carbonates du sol a permis d'établir l'âge et les taux d'accumulation des données sédimentaires. Les échantillons de sol ont révélé une région caractérisée par une aridité sans cesse croissante au cours des cinq derniers millions d'années. Au début du Pliocène, le sol était significativement plus humide que dans les époques ultérieures ou que le climat d'aujourd'hui. Ce processus d'aridification n'était pas linéaire, toutefois; elle a été interrompue par des fluctuations climatiques à court terme qui donnent un aperçu de l'interaction entre les vents d'ouest des latitudes moyennes et le système anticyclonique sibérien.

Interaction entre l'anticyclone sibérien et les vents d'ouest porteurs de pluie

La recherche à Charyn Canyon a permis aux scientifiques d'étudier l'interaction à long terme de l'anticyclone sibérien avec les vents d'ouest porteurs de pluie. Fitzsimmons a déclaré :"Nous sommes convaincus que les changements d'humidité du sol que nous avons trouvés sur notre site peuvent également être utilisés comme indicateur de l'activité de la rivière sibérienne plus au nord." L'hydroclimat de Charyn Canyon reflète celui de la steppe au nord, d'où un certain nombre de grands fleuves sibériens, comme l'Irtysh et l'Ob, couler, elle dit. Celles-ci sont influencées de la même manière par la dynamique des masses d'air d'altitude et d'ouest de la Sibérie. Une phase particulière où ce lien est important se démarque:une période prolongée de conditions humides à Charyn Canyon juste avant la première grande glaciation mondiale il y a environ 3,3 millions d'années. Il est probable que ces conditions humides se soient étendues aux fleuves sibériens au nord, dont la sortie d'eau douce vers l'océan Arctique pourrait avoir franchi un point de basculement pour la formation généralisée de glace de mer.

Les informations provenant de ces archives climatiques terrestres les plus complètes des cinq derniers millions d'années constituent une base très précieuse pour les futurs modèles climatiques. "Nous avons ouvert une porte, " conclut Prud'homme.