Le paléoclimatologue Niels de Winter et ses collègues ont développé une manière innovante d'utiliser la méthode des isotopes regroupés pour reconstituer le climat dans le passé géologique à l'échelle saisonnière. Ils montrent que les dinosaures ont dû faire face à des étés plus chauds qu'on ne le pensait auparavant. Les résultats suggèrent qu'aux latitudes moyennes, les températures saisonnières augmenteront probablement avec le réchauffement climatique, tandis que la différence saisonnière est maintenue. Il en résulte des températures estivales très élevées.

Les paléoclimatologues étudient le climat du passé géologique. Grâce à une technique innovante, De nouvelles recherches menées par une équipe de recherche internationale dirigée par Niels de Winter (VUB-AMGC &Université d'Utrecht) montrent pour la première fois que les dinosaures ont dû faire face à des différences saisonnières plus importantes qu'on ne le pensait auparavant.

De Winter déclare que « nous pensions que lorsque le climat se réchauffait comme au Crétacé, le temps des dinosaures, la différence entre les saisons diminuerait, tout comme les tropiques d'aujourd'hui connaissent moins de différence de température entre l'été et l'hiver. Cependant, nos reconstructions montrent maintenant que la température moyenne a bien augmenté, mais que la différence de température entre l'été et l'hiver restait assez constante. Cela conduit à des étés plus chauds et des hivers plus chauds."

Pour mieux caractériser le climat en cette période de forte concentration en CO2, les chercheurs ont utilisé des fossiles très bien conservés de mollusques qui vivaient dans le sud de la Suède pendant la période du Crétacé, il y a environ 78 millions d'années. Ces coquilles ont poussé dans la chaleur, des mers peu profondes qui couvraient une grande partie de l'Europe à l'époque. Ils ont enregistré les variations mensuelles de leur environnement et de leur climat, comme les anneaux dans un arbre. Pour leurs recherches, de Winter et l'équipe ont utilisé pour la première fois la méthode des "isotopes agglomérés", en combinaison avec une méthode développée par Niels de Winter.

Isotopes regroupés en combinaison avec la méthode VUB-UU - une révolution en géologie

Les isotopes sont des atomes d'un même élément avec des masses différentes. Depuis les années 1950, le rapport des isotopes d'oxygène dans le carbonate a été utilisé pour mesurer la température de l'eau dans le passé géologique. Cependant, cela a obligé les chercheurs à estimer la chimie de l'eau de mer, comme le rapport isotopique de l'eau de mer affecte le rapport isotopique de la coquille, ce qui entraîne une plus grande incertitude. Il y a une dizaine d'années, la méthode des "isotopes agglomérés" a été développée, qui ne dépend pas de la chimie de l'eau de mer et permet des reconstructions précises. Mais la méthode des isotopes concentrés a un inconvénient :elle nécessite tellement de carbonate que des reconstructions de température à un niveau plus détaillé, telles que les fluctuations saisonnières basées sur les coquillages, n'étaient pas possibles.

De Winter a maintenant développé une méthode innovante dans laquelle les mesures de quantités beaucoup plus petites de carbonate sont astucieusement combinées pour des reconstructions de température. La méthode des isotopes agglomérés nécessite donc beaucoup moins de matière et peut donc être utilisée pour des recherches sur les coquillages fossiles, lequel, comme les cernes des arbres, détiennent beaucoup d'informations sur leurs conditions de vie. La méthode permet également d'agréger les carbonates d'étés (et d'hivers) successifs pour une meilleure reconstitution des températures saisonnières. Par exemple, L'hiver a constaté que les températures de l'eau en Suède pendant la « période de serre » du Crétacé fluctuaient entre 15 °C et 27 °C, plus de 10°C de plus qu'aujourd'hui.

L'équipe a également travaillé avec des scientifiques de l'Université de Bristol (Royaume-Uni) qui développent des modèles climatiques pour comparer les résultats avec des simulations climatiques de la période du Crétacé. Alors que les précédentes reconstitutions climatiques du Crétacé étaient souvent plus froides que ces modèles, les nouveaux résultats concordent très bien avec les modèles de Bristol. Cela montre que les variations des saisons et de la chimie de l'eau sont très importantes dans les reconstructions climatiques.

"Il est très difficile de déterminer les changements climatiques d'il y a si longtemps à l'échelle saisonnière, mais l'échelle saisonnière est essentielle pour obtenir des reconstructions climatiques correctes. S'il n'y a guère de différence entre les saisons, les reconstructions de la température annuelle moyenne ressortent différemment des situations où la différence entre les saisons est importante. On pensait qu'à l'époque des dinosaures, la différence entre les saisons était faible. Nous avons maintenant établi qu'il y avait des différences saisonnières plus importantes. Avec la même température moyenne sur un an, vous vous retrouvez avec une température beaucoup plus élevée en été."

De Winter explique que leurs "résultats suggèrent donc qu'aux latitudes moyennes, les températures saisonnières augmenteront probablement avec le réchauffement climatique, tandis que la différence saisonnière est maintenue. Il en résulte des températures estivales très élevées. Les résultats apportent un nouvel éclairage sur la dynamique d'un climat chaud à une échelle très fine, qui peut être utilisé pour améliorer à la fois les reconstructions climatiques et les prévisions climatiques. De plus, ils montrent qu'un climat plus chaud peut aussi avoir des saisons extrêmes."

Le développement a des implications de grande envergure sur la façon dont les reconstructions climatiques sont effectuées. Il permet aux chercheurs de déterminer à la fois l'effet de la chimie de l'eau de mer et celui des différences entre l'été et l'hiver, vérifiant ainsi l'exactitude de décennies de reconstructions de température. Pour ses recherches novatrices, De Winter a été nominé pour le prix annuel EOS Pipette et le New Scientist Science Talent 2021.