Les archives climatiques à la loupe

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Comment le temps change-t-il suite au réchauffement climatique ? Les archives climatiques fournissent des aperçus précieux sur les changements climatiques passés, en particulier sur les processus qui font passer notre planète d’un climat à l’autre. Pour les humains et les écosystèmes, cependant, les périodes de temps allant de quelques semaines à quelques années seulement, qui sont la portée des événements météorologiques, sont souvent les plus importantes. À l’aide d’une méthode analytique nouvellement développée et testée au MARUM – Centre des sciences de l’environnement marin de l’Université de Brême, ces deux aspects ont maintenant été fusionnés et les impacts du réchauffement climatique le plus récent sur les fluctuations de température saisonnières ont été décrits. Les résultats ont été publiés dans la revue scientifique La nature.

Les restes fossiles d’algues s’accumulent en permanence dans les sédiments marins, et ceux-ci peuvent être utilisés pour reconstituer les conditions océaniques passées. Les fossiles moléculaires, appelés biomarqueurs lipidiques, revêtent une importance particulière à cet égard. Ce sont les éléments constitutifs cellulaires des algues qui ont peuplé l’océan passé. Lorsque les algues meurent et coulent au fond de l’océan, les informations relatives aux conditions environnementales au cours de leur vie sont conservées dans leurs lipides. Au cours des dernières décennies, les analyses de ces types d’archives climatiques ont fourni des informations fondamentales qui nous aident à comprendre les changements climatiques passés.

Un outil spécial pour les détails cachés

Dans des endroits particuliers, par exemple dans le bassin de Cariaco au large des côtes du Venezuela, des archives de sédiments laminés très spéciales sont formées. « Le bassin de Cariaco est spécial parce que les dépôts préservent des milliers d’années d’enregistrements saisonniers bien triés qui incluent une fine couche pour chaque été et une pour chaque hiver. Les archives contiennent donc des informations fondamentales sur les fluctuations climatiques passées à court terme dans les tropiques qui n’ont pas été déchiffrables jusqu’à présent », déclare le premier auteur, le Dr Lars Wörmer de MARUM. Lui et ses collègues comparent cette situation aux petits caractères rencontrés dans certains documents, dont la lecture peut nécessiter l’aide d’appareils spéciaux. Dans le cas des sédiments, « l’aide à la lecture » est un laser couplé à un spectromètre de masse particulièrement puissant, qui permet de déterminer la répartition des biomarqueurs lipidiques dans chacune des couches millimétriques.

Le professeur Kai-Uwe Hinrichs, dont le groupe de travail a développé la méthode, l’appelle « un outil pour décoder les détails précédemment cachés dans les archives climatiques ». Dans un projet financé par le Conseil européen de la recherche (ERC), Hinrichs et ses collègues ont développé une technique d’imagerie moléculaire pour cartographier les processus climatiques et environnementaux de l’histoire récente de la Terre à une résolution temporelle élevée, c’est-à-dire presque à intervalles mensuels. D’autres méthodes analytiques sont utilisées pour cartographier de manière fiable des intervalles de centaines ou de milliers d’années, ce qui, compte tenu d’une histoire de la Terre de plus de quatre milliards d’années, a déjà été considéré comme très détaillé.

Les changements globaux affectent les températures locales

L’intervalle de temps de l’étude englobe une période récente de l’histoire de la Terre qui a été caractérisée par un réchauffement important et brutal non causé par l’homme. « Cela est considéré comme un parallèle avec aujourd’hui », explique Lars Wörmer. « Le réchauffement qui s’est produit il y a 11 700 ans nous a amenés dans l’Holocène, notre époque actuelle. Un réchauffement supplémentaire nous emmène maintenant de l’Holocène à ce que nous appelons l’Anthropocène, qui se caractérise par un réchauffement climatique anthropique et des changements environnementaux. » Kai-Uwe Hinrichs, Lars Wörmer et leur équipe ont montré que la différence entre les températures estivales et hivernales a doublé dans l’océan tropical durant cette période. Cela fournit des preuves de la façon dont les changements climatiques mondiaux affectent les variations de température locales et saisonnières.

Une étude MARUM également basée sur la nouvelle méthode avait déjà été publiée en septembre dans Géosciences de la nature. Cette étude a produit des données qui ont révélé l’historique de la température de surface de la mer avec une résolution d’un à quatre ans. Dans ce document, le premier auteur, le Dr Igor Obreht, et ses collègues ont étudié une carotte de sédiments de la Méditerranée orientale documentant les températures de la dernière période interglaciaire (il y a environ 129 000 à 116 000 ans). L’étude d’Obreht et de ses collègues s’est donc centrée sur la dernière fois où les températures ont été plus chaudes qu’elles ne le sont aujourd’hui.

Des scénarios pour ce type de Terre plus chaude sont en cours d’élaboration au sein du groupe d’excellence « The Ocean Floor – Earth’s Uncharted Interface », qui est hébergé au MARUM. La Laboratoire d’imagerie géobiomoléculairecréé dans le cadre du projet ERC mentionné ci-dessus, fait désormais partie de l’infrastructure de soutien aux investigations dans le cadre des objectifs de recherche du pôle d’excellence.

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