CORRÉLATION CO2-TEMPÉRATURE DANS LE PASSÉ ET LE

CORRÉLATION CO2-TEMPÉRATURE DANS LE
PASSÉ ET LE PRÉSENT
Isabelle Gouttevin et Georg Teiser
9 décembre 2008
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Table des matières
1 Introduction 3
2 La corrélation CO2-température dans le passé 4
2.1 Méthodes et incertitudes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2 Quelles carottes utiliser ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.3 Résultats................................. 5
3 Le rôle du CO2 dans les variations climatiques passées 8
3.1 L’augmentation de CO2 lors des déglaciations est la conséquence d’une
hausse des températures via des processus océaniques . . . . . . . . . 8
3.2 Mais le CO2 a amplifié les variations climatiques initiées par des fac-
teursorbitaux .............................. 11
4 Le CO2 peut-il donc causer un réchauffement climatique aujourd’hui ? 13
4.1 Le CO2 a contribué à la dernière déglaciation de l’hémisphère nord . 13
4.2 Le CO2 serait à l’origine de climats plus chauds dans le passé . . . . 13
4.3 À circonstances différentes, causalités différentes . . . . . . . . . . . 14
4.4 L’argument des modèles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5 Conclusion 17
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1 Introduction
Dans son film An inconvenient truth 1, Al Gore insiste sur la complexité de la rela-
tion température-CO2. S’appuyant sur le graphe figure 1, il dégage cependant le phé-
nomène suivant : “when there is more carbone dioxyde, the temperature gets warmer”.
Les auteurs de L’arnaque du réchauffement climatique 2s’attaquent à la relation
de causalité sous-entendue par ce discours : Al Gore veut amener son public à croire
que par le passé, l’augmentation de la concentration de CO2 dans l’atmosphere a induit
des augmentations de température. Or selon les professeurs Ian Clarck 3et Frederick
Singer 4, qui témoignent dans l’Arnaque du réchauffement climatique, la courbe d’évo-
lution du CO2 suit celle de la température avec un retard de 800 ans lors des variations
climatiques passées. Le CO2 ne peut donc être à l’origine de l’augmentation des tem-
pératures. Au contraire, il en serait une conséquence. L’hypothèse fondamentale d’un
changement climatique d’origine anthropique est ainsi remise en question ( dixit Pro-
fesseur Tim Ball 5,l’Arnaque du réchauffement climatique, 21’41”) .
Notre étude a pour objectif de présenter les certitudes et incertitudes scientifiques
actuelles relatives à la corrélation temporelle entre le CO2 et la température. Nous
nous pencherons dans un premier temps sur les enregistrements de température et CO2
des climats passés, pour en déduire des hypothèses plausibles quant au rôle du CO2
dans ces variations climatiques. À leur lumière nous analyserons l’évolution climatique
actuelle.
FIGURE 1 – Extrait du film d’Al Gore : An inconvenient truth. En rouge et bleu, res-
pectivement, une reconstitution de la concentration en CO2 atmosphérique et de la
température sur terre entre 600 et 400 mille ans dans le passé, illustrant leur corréla-
tion.
1. Dreamworks, Director : Davis Guggenheim, Writer : Al Gore
2. Producteur : Martin Durkin
3. Department of Earth Sciences, University of Ottawa
4. Former director, new scientist
5. Department of Climatology, University of Winnipeg
3

2 La corrélation CO2-température dans le passé
2.1 Méthodes et incertitudes
Les paléoclimatologues utilisent les carottes de glace pour remonter aux tempérau-
tures et concentrations en dioxyde de carbone des climats passés. En effet, sur les 800
000 dernières années, les enregistrements glaciologiques sont globalement la source
la plus précise. Au-delà, différents proxys, tirés de l’analyse de sédiments notam-
ment, permettent d’inférer température et CO2 ; cependant les incertitudes importantes
rendent ridicules l’étude d’un possible déphasage entre CO2 et température sur la base
de ces données.
Dans une carotte de glace, la température est reliée à la composition isotopique de
la glace ( δ18O, δD) via le thermomètre isotopique. Le CO2 est quant à lui mesuré
dans les bulles d’air piégées dans la glace. Ces mesures permettent ainsi de remonter
à la concentration atmosphérique en CO2 au moment où l’air a été emprisonné dans la
glace (âge de fermeture ou close-off ).
Des incertitudes affectent ces données, liées aux techniques de mesures et à la va-
lidité du thermomètre isotopique pour des climats différents du climat actuel. Mais la
corrélation temporelle entre CO2 et température pose la difficulté supplémentaire de
relier, à une profondeur donnée, l’âge de la glace à l’âge des bulles d’air qui y sont
enfermées, plus jeunes (ou ce qui revient au même : relier, pour un âge donné, la pro-
fondeur de la glace ayant cet âge et de l’air emprisonné ayant cet âge, plus profond).
L’estimation de ce ∆age (ou de ce ∆profondeur) requiert l’utilisation de modèles d’ac-
cumulation et de densification de la neige, dont la validation dans les conditions cli-
matiques glaciaires est malaisée (Loulergue et al. 2007 [11]). La synchronisation des
enregistrements glaciaires de CO2 et de température demeure donc entâchée d’incer-
titudes que nous quantifierons à la section suivante. Enfin la distribution en âges des
bulles d’air à une même profondeur, liée à la physique du close-off, s’étend dans les
conditions actuelles sur environ 300 ans à Vostok (140 ans à Taylor Dome). Elle serait
multipliée par 3 dans des conditions glaciaires [10], et contraint à raisonner, à chaque
profondeur, sur un âge moyenné.
Selon Callion et ses collaborateurs [7], il semble aussi possible d’utiliser la compo-
sition isotopique en 40Ar de l’air piégé dans la glace comme proxy de la température.
Cette méthode permet de s’affranchir de l’incertitude majeure pesant sur le ∆age ( ou
le ∆profondeur), cependant les mécanismes à l’origine de la corrélation 40Ar - tempé-
rature demeurent partiellement inconnus [7].
2.2 Quelles carottes utiliser ?
Les carottes groenlandaises apparaissent impropres à la mesure des teneur en CO2
atmosphérique lors des transitions climatiques (R. Delmas 1993 [9]). En effet, des mo-
difications post-dépot affectent la composition de la glace et de ses bulles d’air : concer-
nant le CO2, la réaction de carbonates, contenus dans les poussières, avec des espèces
acides de l’atmosphère (H2SO4, HNO−
3) produit du CO2 :
2H++ CaCO3→H2O + CO2+ Ca2+
4

Des réactions avec des composés organiques peuvent aussi entrer en jeu.
L’Antarctique semble moins affectée par ces modifications post-dépot (Monnin et
al. 2001 [12]), aussi ce sont essentiellement les carottes antarctiques qui sont utilisées
pour suivre l’évolution du CO2 atmosphérique lors des glaciations et déglaciations
(outre le fait que les carottes groenlandaises ne fournissent pas d’enregistrements anté-
rieurs à 120 000 ans du fait d’un fort taux d’accumulation).
C’est pourquoi nous nous concentrerons sur l’étude du déphasage CO2-température à
travers les enregistrements des carottes glaciaires antarctiques.
2.3 Résultats
En 1988, Neftel et ses collaborateurs [13] reconstituent l’évolution de la tempéra-
ture et du CO2 atmosphérique à partir des carottes de Byrd sur les 50 000 ans avant
notre ère (BP pour before present ultérieurement), inférant pour CO2 un retard de phase
de 700 ±500 ans.
En 1999, Fischer et ses collaborateurs [10] utilisent de récents enregistrements de
Vostok ( jusqu’à 250 000 ans BP) et Taylor Dome (jusqu’à 35 000 ans BP) pour inves-
tiguer ce possible retard sur les trois derniers cycles glaciaires. Ils utilisent un modèle
de densification de la neige calculant à Vostok des ∆age de 2000 à 6000 ans pour les
périodes respectivement chaudes et froides, avec une précision de 100 ans pour la pé-
riode récente mais de l’ordre de 1000 ans pour les périodes glaciaires. Pour la dernière
déglaciation, les concentrations de méthane des bulles d’air permettent de plus la syn-
chronisation des enregistrements antarctiques avec ceux du Groenland, dont le ∆age
est plus faible (entre 100 et 300 ans). Cependant de nouvelles incertitudes naissent de
la synchronisation des enregistrements de Taylor Dome et Vostok avec respectivement
GISP 2 et GRIP, qui sont en accord entre 10 000 et 15 000 ans BP mais en désaccord
autour de 20 000 ans BP.
Cette étude conclut pour les trois derniers cycles glaciaire-interglaciaire à 2 modes
d’évolution distincts du climat : la transition glaciaire-interglaciaire et la transition
interglaciaire-glaciaire. La première est relativement similaire pour les trois dernières
terminaisons (amplitudes et extensions temporelles similaires, bonne corrélation CO2-
température) et le CO2 y présente un retard de 400 à 1000 ans sur la température ( figure
2), temps de l’ordre de grandeur du temps de mélange des océans dans les conditions
actuelles. Au vu des incertitudes sur le ∆age, ce décalage peut encore s’expliquer par
une surestimation de ∆age. Les transitions interglaciaire-glaciaire présentent quant à
elles des relations CO2-température différentes (une décroissance du CO2 à peu près
en phase avec la température après Termination III ; une teneur en CO2 à peu près
constante après une chute de 10 ppm après Termination II alors que la température
décroit lentement ; et un CO2 qui continue à croître au cours de l’Holocène) ; la cor-
rélation directe CO2-température y est moins marquée et est restaurée après plusieurs
milliers d’années pour les deux premiers épisodes. Nous nous intéresserons désormais
uniquement aux déglaciations, épisodes de réchauffements susceptibles de nous éclai-
rer sur l’évolution climatique actuelle et clairement visés par l’argumentaire de L’ar-
naque du réchauffement climatique.
La même année, Petit et ses collaborateurs [14] publient une reconstitution de la
composition atmosphérique et du climat des quatre derniers cycles glaciaire-interglaciaire
à partir des carottes de Vostok ( figure 3).
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