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L’homme a modifié la composition de l’atmosphère depuis plus de 2’000 ans déjà !

Hier j’ai pu assister à une conférence passionnante et très instructive donnée par Célia Sapart du Institute for Marine and Atmospheric Research Utrecht, Utrecht, au Muséum d’Histoire Naturelle, à Neuchâtel.

Sa conférence avait pour titre Des petites bulles qui nous font voyager dans le passé. Elle nous a notamment expliqué quel était le but de sa thèse de doctorat (Variations in the methane budget over the last two millennia) qui a d’ailleurs fait l’objet d’un article dans la prestigieuse revue scientifique Nature.

Célia a notamment travaillé sur la base scientifique de Neem, au nord du Groenland, où plusieurs équipes du monde entier, mais principalement européennes (il y avait en tout 23 nationalités représentées!), ont carotté la glace sur pratiquement toute son épaisseur (près de 3 km). La calotte glaciaire étant le résultat de l’entassement des précipitations de neige sur le Groenland depuis plus de 150’000 ans, il est ainsi possible d’étudier, par carottage, la composition de la glace de cette époque jusqu’à nos jours.

L’étude porte sur la glace elle-même, ou plus exactement son eau qui permet, par analyse des isotopes naturels de l’oxygène (oxygène-16 et oxygène-18), de déterminer la température moyenne de la terre au moment où cette glace s’est formée.

Mais la glace a également piégé, lors de sa formation, de l’air provenant de l’atmosphère, dans des petites bulles (env. 2 mm de diamètre). En analysant cet air il est possible de déterminer notamment les concentrations de gaz carbonique (CO2) et de méthane (CH4). En menant ces analyses sur les 3’000 m de l’inlandsis du Groenland, les scientifiques peuvent établir un historique de notre atmosphère (en terme de température et de concentration de gaz à effet de serre, notamment) de -150’000 ans à nos jours. Il est ainsi possible de « voir » des événements marquants de la terre comme l’éruption du Vésuve en 79 de notre ère. Célia nous a expliqué son émotion, contemplant cette glace formée au même moment que cette catastrophe !

Il est généralement connu que l’augmentation de la concentration des gaz à effet de serre dans l’atmosphère augmente la température moyenne de la terre. Mais l’inverse est vrai aussi. Ainsi lorsque la température moyenne de la terre suite à un phénomène exogène (comme les cycles orbitaux par exemple, c’est-à-dire le fait que la distance entre la terre et le soleil varie selon des cycles – autre que celui bien connu des saisons – et entraîne une insolation différente de la terre par le soleil et par conséquent des variations de la température), il y a un dégagement de méthane et de gaz carbonique dans l’atmosphère. Le dégagement de méthane est produit par le dégel des pergélisol (aussi appelés permafrosts) qui libère le méthane qui y était piégé.

Si on regarde l’évolution de la concentration de CH4 au cours des deux derniers millénaires, on constate que cette concentration augmente de manière non corrélée avec la température. Ce qui signifie que ce dégagement anormal de méthane n’est pas produit par une augmentation de la température, elle-même causée par les cycles orbitaux. Et c’est précisément à cette question que Célia nous donne une réponse.

Afin de répondre à cette question il faut comprendre quelle est la source du méthane retrouvé dans les bulles de la glace du Groenland. Par chance, il se trouve que la nature nous aide. En effet, les atomes de carbones se trouvent principalement sous deux formes, le carbone-12 et le carbone-13. Or, en fonction de la source du méthane, le rapport entre le carbone-12 et le carbone-13 change.

Afin de mesurer le rapport entre carbone-12 et carbone-13, Célia a mis au point un appareillage permettant d’extraire l’air des bulles prisonnières de la glace et d’analyser cet air grâce à un spectromètre de masse.

Une des conclusions de cette étude c’est que cette augmentation de la concentration de méthane atmosphérique initiée il y a environ 2’000 ans provient de l’intensification de l’agriculture, de la création de zones inondées pour les rizières ainsi que des feux de forêts générés notamment par l’extension de l’Empire Romain.

Jusqu’à présent, les climatologues prenaient comme référence l’année 1750. Avant cette date, on considérait l’atmosphère comme « naturelle » et non modifiée par les activités humaines. 1750 correspond aux débuts de l’ère industrielle qui a vu une utilisation de plus en plus massive des énergies fossiles.

L’étude menée par Célia est donc capitale puisqu’elle oblige les climatologues à revoir leur copie en ne considérant plus l’atmosphère d’avant 1750 comme « référence ».

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