Par Jeff Severinghaus (traduit par Nicolas Caillon)
Les résultats de ces études ne sont pas toujours bien compris par le public, souvent mal restitués par les médias, et méritent donc davantage d’explications. Au moins 3 études détaillées réalisées à partir de carottes de glace montrent que le CO2 commence à augmenter autour de 800 ans (entre 600 à 1000 ans) après le démarrage de l’augmentation de température lors des terminaisons glaciaires. Ces terminaisons sont les périodes de réchauffement qui marquent la fin des périodes glaciaires et qui se produisent tous les 100 000 ans.Peut-on déduire de ces études que le CO2 n’est pas responsable du réchauffement de la planète? La réponse est non.
En effet, les réchauffements associés aux transitions glaciaire-interglaciaires ont une durée d’environ 5000 ans. Or le retard du CO2 sur le début de l’augmentation de la température n’est que de 800 ans. Le CO2 ne serait, par conséquent, pas la cause des 800 premières années du réchauffement, mais a, en revanche, pu être responsable du réchauffement se produisant pendant les 4200 années suivantes.
Ces 4200 ans de réchauffement représentent les 5/6 du réchauffement total. Ainsi, le CO2 serait la cause des derniers 5/6 du réchauffement, mais pas du début du réchauffement, c’est-à -dire 1/6 du réchauffement total.
Il n’est pas surprenant que des processus autres que l’effet du CO2 puissent affecter le climat. Les changements d’insolation, conséquence des variations de l’orbite terrestre autour du soleil qui ont lieu tous les 21 000 ans, sont depuis longtemps tenus pour responsables du va et vient des périodes glaciaires. On montre également que des ralentissements de la circulation océanique dans l’Atlantique peuvent être à l’origine d’un réchauffement du secteur antarctique.
En compilant les données paléo disponibles, et pas seulement celles obtenues à partir de carottes de glace, il est possible de proposer une séquence d’événements se produisant lors d’une terminaison. Un processus (encore mal connu) provoque le réchauffement du secteur antarctique. Ce processus est également à l’origine du démarrage de l’augmentation du CO2 atmosphérique 800 ans après celui de la température. Ensuite, le CO2 contribue au réchauffement de toute la planète de part son rôle de gaz à effet de serre, un réchauffement qui provoque à son tour une intensification du relargage de CO2 dans l’atmosphère.
C’est ainsi que l’on parle de l’effet de rétroaction du CO2, effet comparable aux réactions parasites qui ont lieu quand on approche un microphone trop proche d’une enceinte.
En d’autres termes, le CO2 ne déclenche pas le réchauffement, mais joue un rôle d’amplificateur une fois que celui-ci est en cours. Selon des estimations de modèles, l’effet du CO2 (avec celui du CH4 et du N2O) permet d’expliquer la moitié du réchauffement total se produisant lors des transitions glaciaire-interglaciaires.
Pour résumer, le retard du CO2 sur la température ne nous dit pas grand-chose sur le réchauffement global actuel. Son estimation est cependant un élément intéressant pour comprendre le mécanisme à l’origine de l’augmentation du CO2 à la fin des périodes glaciaires. Ces 800 ans sont équivalents au temps nécessaire pour ventiler l’océan profond sous l’effet de courants océaniques. Ainsi, le CO2 serait stocké dans l’océan profond au cours des périodes glaciaires, puis réinjecté dans l’atmosphère lorsque le climat se réchauffe).
Pour une lecture plus détaillée : Caillon et al., 2003, Science magazine
Mai 2007: Plus récemment.
Although I don’t have data to support the following claims, and can’t recall specific papers on the topic (undoubtedly my following thoughts are some sort of compilation of papers I have read), a reasonable guess for the lag has to be based on the biological response of phytoplankton to changing environmental conditions. Offhand, it seems reasonable that as the Milankovitch (orbital) forcings initiate the onset of the glacial termination there may be some sort of decrease in the zonal sea surface temperature gradient which would in turn lead to less zonal winds. Less zonal winds would seem to reduce vertical mixing in the surface ocean and induce a subsequent stratification of surface waters. The surface waters may be additionally stratified by an increase in melt water remaining at the surface (reducing the salinity of surface water, consequently increasing water column stability). These combination of these factors do not bode well for carbon fixers such as phytoplankton who are dependent on intense vertical mixing as a source of upwelled nutrients. Less carbon fixation would result in more CO2 remaining in the atmosphere as the glacial termination proceeds, acting as a positive feedback to the initial forcing. Of course, this sort of large scale response would take a long time to occur, and may in fact not happen until well into the glacial termination. Just some thoughts. Perhaps someone with more study in the field could present the conventional wisdom on this topic.
May I disagree with this article?
The correlation between CO2 and temperature in the pre-industrial 420,000 years, according to the Vostok ice core is surprisingly linear (some 8 ppmv for 1°C, see: http://home.scarlet.be/~ping5859/correlation.html ) and includes shorter (~800 years) for glacial-interglacial transitions and longer (up to thousands of years) lags for CO2 vs. temperature for interglacial-glacial transitions. See e.g. the previous interglacial at: http://home.scarlet.be/~ping5859/co2_temp_ice.html
While the fast glacial-interglacial transitions may hide which leads what and to what extent, the much slower (depending of the length of the interglacial) interglacial-glacial transitions make it clear. When the temperature decreases (7°C), CO2 levels remain high. When CO2 levels fall (some 50 ppmv), there is no measurable effect on temperature at all. This contradicts the possibility that CO2 plays an important role in the onset of both glaciations and deglaciations.
Response The above statement is incorrect. The correlation being discussed is between CO2 and deuterium/hydrogen isotope ratios in snow (as archived in an ice core), an imperfect measure of temperature. It has been shown that when the deuterium/hydrogen ratios are corrected for the influence of temperature changes at the ocean surface (from which the water that fell as snow originally evaporated), the correlation becomes even more remarkable, and the apparent drop in temperature thousands of years before the drop in CO2 disappears. See Cuffey and Vimeux, Science, 2002.
Further, even if we assume that the average of current climate models is right, the temperature increase from a CO2 doubling is around 3°C, or ~1°C for a 100 ppmv rise. Which is 1/10th of the >10°C rise seen in the last deglaciation.
Moreover, the Taylor Dome ice core, also reveales a lag of 1200 +/- 700 years between CO2 and temperature on shortes time scales (D-O events). See: http://www.ngdc.noaa.gov/paleo/taylor/indermuehle00grl.pdf
Rapid temperature swings like the end of the Younger Dryas (probably less than a few decades) are followed by CO2 changes.
Even the past 1,000 years, showed a lag of ~50 years of CO2 vs. temperature for the Law Dome ice core, but the temperature data disappeared from the Internet…
And since the industrial revolution, sea surface temperature changes, like El Niño, induce peaks in the CO2 increase rate, some 6 months after the onset of the event…
Thus all together, all historic data point to a lag of CO2 after temperature changes, without much influence of CO2 on temperature when that happens…
Wow! Are you really saying that we have no idea what starts to warm up our world from an ice age but know with near certainty what has caused the warming of the last three decades?
From my now somewhat distant scientific education I recall that it takes some 80 times more heat to turn the ice to water than to raise its temperature by a single centigrade degree. With sea levels 125m or so lower a significant proportion of the planets water must have been in the form of ice. The â??unknown processâ?? you refer to would have had to supply far more extra heat than the CO2 feedback, which was able to take over some 800 years later.