56 millions d'années de réchauffement climatique de l'Eocène pourraient indiquer un futur plus humide

27 juin 2023 caractéristique

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par Hannah Bird , Phys.org

La modélisation de la réponse de la Terre au réchauffement climatique suggère que les régions sèches deviendront plus arides et que les régions humides connaîtront plus de précipitations, avec une distribution inégale de l'humidité dans l'atmosphère. Avec une saisonnalité accrue, il y aura probablement des conséquences plus graves pour nos communautés éloignées et urbaines, ainsi que pour les écosystèmes naturels. 

Bien qu'il y ait eu une certaine incertitude quant aux réponses hydrologiques des basses latitudes (tropiques, <15° N/S) et des latitudes moyennes (15-30° N/S) au réchauffement climatique, on prévoit que les hautes latitudes (>60° N/S) deviendront plus humides et les régions subtropicales (15°–30° N/S) plus sèches. Cependant, les scientifiques ont étudié les anciens événements de réchauffement climatique pour suggérer que, au moins pour les régions subtropicales, cela ne serait pas le cas.

L'Optimum Climatique de l'Éocène précoce (il y a 56 à 48 millions d'années) était l'une des périodes les plus chaudes des 66 derniers millions d'années, avec des températures de surface moyennes mondiales de plus de 14°C plus élevées que celles d'aujourd'hui. Les niveaux atmosphériques de dioxyde de carbone étaient élevés à plus de 1 000 parties par million (ppm ; comparativement aux niveaux actuels qui sont d'environ 400 ppm) et la température moyenne de la surface de la mer était jusqu'à 16°C plus élevée que les températures pré-industrielles, tandis que les gradients de température latitudinaux (la différence de température entre l'équateur et les pôles) atteignaient 22°C. Les rapports du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) prédisent que le climat de l'Éocène pourrait être atteint d'ici 2100, selon les modèles du scénario pire cas.

Des chercheurs de l'École des sciences océaniques et terrestres de l'Université de Southampton et des collaborateurs du monde entier ont utilisé le Projet d'intercomparaison des modèles de l'époque profonde (DeepMIP) pour reconstituer les schémas de précipitations moyennes mondiales pendant l'Éocène précoce à travers la planète. Leurs recherches sont rapportées dans Paleoceanography and Paleoclimatology.

Entre-temps, des preuves physiques des conditions climatiques de l'Éocène ont été obtenues à partir de proxies paléontologiques, notamment des feuilles fossiles préservées, du pollen et des spores. La taille et la forme des feuilles en particulier peuvent être un indicateur extrêmement utile des niveaux d'humidité dans l'environnement environnant, et souvent les feuilles conservées peuvent être identifiées à leurs parents modernes les plus proches en supposant qu'elles ont des fonctions similaires et des préférences écologiques similaires. Par conséquent, si les feuilles de l'Éocène peuvent être comparées aux feuilles qui prospèrent dans des conditions plus humides de nos jours, les scientifiques peuvent supposer que c'était également le cas il y a des millions d'années.

Les simulations DeepMIP fonctionnent à partir du niveau pré-industriel jusqu'à neuf fois la concentration de CO2 pour les modèles du scénario pire cas. Comme des concentrations plus élevées de CO2 entraînent un réchauffement accru, les chercheurs ont constaté que des températures de surface moyennes mondiales plus élevées étaient corrélées à des estimations de précipitations annuelles moyennes accrues. Cela est particulièrement notable dans les hautes latitudes, les modèles prévoyant une augmentation de 9,1 % des précipitations annuelles moyennes pour chaque augmentation de 1°C de température, tandis que les précipitations annuelles moyennes mondiales augmentaient de 2,4 % par 1°C de réchauffement. Les précipitations annuelles moyennes tropicales et subtropicales étaient encore relativement élevées, calculées à plus de 2-4 mm/jour.

Dans l'ensemble, les modèles simulent que lorsque les gradients de température latitudinaux sont plus faibles, l'humidité dans l'atmosphère dans les tropiques a moins de chances d'être dispersée à travers la planète, ce qui contribue à davantage de précipitations dans ces zones. Les régions tropicales et à haute latitude se caractérisent par des régimes positifs de précipitations et d'évaporation, conduisant à des conditions plus humides, tandis que les régions subtropicales sont censées connaître des valeurs négatives de précipitations et d'évaporation opposées, avec une plus grande aridité. Cependant, les systèmes connectés de la Terre rendent cette dernière situation plus complexe, car l'humidité et la circulation atmosphérique interfèrent avec les bilans d'humidité subtropicaux, entraînant une plus grande précipitation et une évaporation moins importante que dans les modèles.

La comparaison des simulations avec les données proxy fossiles provenant de la végétation suggère que ces modèles pourraient sous-estimer les niveaux de précipitations liés aux changements climatiques passés, et les scientifiques doivent donc utiliser une approche multi-facettes pour modéliser les implications actuelles et futures du réchauffement climatique. Cependant, la comparaison avec les événements de réchauffement climatique passés offre des perspectives sur ce qui nous attend dans le futur, afin que l'humanité puisse planifier des stratégies d'atténuation pour faire face à des conditions de plus en plus sèches ou humides, selon l'endroit où elle se trouve dans le monde.

More information: Margot J. Cramwinckel et al, Global and Zonal‐Mean Hydrological Response to Early Eocene Warmth, Paleoceanography and Paleoclimatology (2023). DOI: 10.1029/2022PA004542.

Journal information: Paleoceanography and Paleoclimatology

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