Des éruptions volcaniques rapides et volumineuses il y a environ 252 millions d'années peuvent être liées à un événement d'extinction de masse. de www.shutterstock.com, CC BY-ND
Tout le monde cherche à réduire notre empreinte carbone, zéro émission, planter des cultures durables pour le biodiesel, etc. Est-ce vrai ce que les publications Internet disent qu'une éruption volcanique pendant quelques semaines rendra tous nos efforts nuls et non avenus?
Le prétexte à cette question est compréhensible. Les forces de la nature sont si puissantes et fonctionnent à une telle ampleur que les efforts humains pour influencer notre planète peuvent sembler inutiles.
Si une éruption volcanique pouvait modifier notre climat à un point tel que notre monde devient rapidement une «glacière» ou une «serre», alors peut-être que nos efforts pour atténuer les changements climatiques anthropiques sont une perte de temps?
Pour répondre à cette question, nous devons examiner comment notre atmosphère s'est formée et quelles preuves géologiques existent pour les changements climatiques induits par les volcanismes. Nous devons également examiner des données récentes comparant les émissions de gaz à effet de serre d'origine volcanique et humaine.
Il existe des preuves de changements climatiques catastrophiques dus à de très grandes éruptions volcaniques prolongées dans les archives géologiques. Mais plus récemment, nous avons appris que les émissions volcaniques peuvent entraîner un refroidissement à court terme et un réchauffement à plus long terme. Et la preuve irréfutable est que les émissions de gaz à effet de serre d'origine humaine dépassent de loin celles de l'activité volcanique, en particulier depuis 1950.
Forger l'atmosphère terrestre
Revenons aux premiers principes et regardons d'où vient notre atmosphère. La Terre a 4.56 milliards d'années. Le consensus commun est que l'atmosphère terrestre résulte de trois processus principaux:
1. les restes de gaz de nébuleuse solaire primordiaux de l'époque de la première formation de la planète
2. dégazage de l'intérieur de la Terre par des événements volcaniques et connexes
3. la production d'oxygène à partir de la photosynthèse.
Il y a également eu des contributions au fil du temps des comètes et des collisions d'astéroïdes. De ces processus, le dégazage planétaire interne est le processus générateur d’atmosphère le plus important, en particulier au cours des quatre premiers éons de l’histoire de la Terre, le Hadean chaud.
Les éruptions volcaniques ont contribué à ce processus depuis et ont fourni la majeure partie de notre atmosphère et, par conséquent, le climat dans notre atmosphère.
Vient ensuite la question des éruptions volcaniques et de leur influence sur le climat. Le climat de la Terre a changé au fil du temps géologique. Il y a eu des périodes de «serre chaude» sans glace. Certains soutiennent que le niveau de la mer était 200 à 400 mètres plus haut qu'aujourd'hui et une proportion importante des continents de la Terre était submergée sous le niveau de la mer.
À d’autres moments, lors d’uneboule de neige Terre», Notre planète était couverte de glace même à l'équateur.
Quelle contribution les éruptions volcaniques ont-elles apporté à cette variation du climat? À titre d'exemple d'une influence majeure, certains scientifiques associent les extinctions massives aux principaux événements d'éruption volcanique.
L'association la plus célèbre est celle de l'éruption de volcans qui a produit le Pièges Sibériens. Il s'agit d'une vaste région de séquences de roches volcaniques épaisses, d'environ 2.5 à 4 millions de kilomètres carrés, dans une région des provinces orientales de la Russie. Il y a environ 252 millions d'années, des éruptions volcaniques rapides et volumineuses ont libéré des quantités suffisantes d'aérosols de sulfate et de dioxyde de carbone pour déclencher des hivers volcaniques de courte durée et un réchauffement climatique de longue durée, sur une période de 10s de milliers d'années.
Les éruptions du piège de Sibérie étaient un facteur causal dans le plus grand événement d'extinction de masse de la Terre (à la fin de la période permienne), lorsque 96% des espèces marines de la Terre et 70% de la vie terrestre ont cessé d'exister.
Changement climatique naturel au cours des 100 derniers millions d'années
Les preuves géologiques indiquent que les processus naturels peuvent en effet changer radicalement le climat de la Terre. Plus récemment (en termes géologiques), au cours des 100 derniers millions d'années, les eaux du fond de l'océan se sont refroidies, le niveau de la mer est tombé et la glace a progressé. Au cours de cette période, il y a également eu des périodes d'une Terre plus chaude, probablement causées par des rejets rapides (naturels) de gaz à effet de serre.
Homo sapiens a évolué au cours des derniers millions d'années, principalement au cours d'une période glaciaire, lorsque des calottes glaciaires atteignant jusqu'à deux kilomètres d'épaisseur couvraient de vastes zones des continents nordiques et que le niveau de la mer était inférieur de plus de 100 mètres à celui d'aujourd'hui. Cette période s'est terminée il y a 10,000 XNUMX ans lorsque notre période de réchauffement interglaciaire moderne a commencé.
Les cycles astronomiques qui entraînent des variations climatiques sont bien compris - par exemple, les cycles de Milankovitch, qui expliquent les variations de l'orbite de la Terre autour du soleil, et les inclinaisons / oscillations périodiques de l'axe de notre Terre. Toutes les causes géologiques et tectoniques de ce refroidissement général à plus long terme de la Terre sont moins bien comprises. Les hypothèses incluent les contributions des volcans et des processus liés à la montée de l'Himalaya et du Tibet (il y a 55 millions d'années).
Éruptions volcaniques spécifiques et impacts climatiques
Les chercheurs ont étudié des éruptions volcaniques et changement climatique. Mont Pinatubo (Philippines) a produit l'une des plus grandes éruptions de ces derniers temps en 1991, libérant 20 millions de tonnes de dioxyde de soufre et de particules de cendres dans la stratosphère.
Ces éruptions plus importantes réduisent le rayonnement solaire atteignant la surface de la Terre, abaissent les températures dans la basse troposphère et modifient les schémas de circulation atmosphérique. Dans le cas de Pinatubo, les températures mondiales de la troposphère ont chuté jusqu'à 4 ° C, mais les hivers de l'hémisphère nord se sont réchauffés.
Les volcans éclatent un mélange de gaz, y compris les gaz à effet de serre, les aérosols et les gaz qui peuvent réagir avec d'autres constituants atmosphériques. Les réactions atmosphériques avec les gaz volcaniques peuvent rapidement produire des substances telles que l'acide sulfurique (et les sulfates apparentés) qui agissent comme des aérosols, refroidissant l'atmosphère.
Les ajouts à plus long terme de dioxyde de carbone ont des effets sur le réchauffement. Les éruptions volcaniques à plus grande échelle, dont les nuages de cendres atteignent des niveaux stratosphériques, ont les impacts climatiques les plus importants: plus la période d'éruption est longue et étendue, plus les impacts sont importants.
On pense que ces types d'éruptions ont été un cause partielle de la période du petit âge glaciaire, un événement de refroidissement global d'environ 0.5 ° C qui a duré du 15e à la fin du 19e siècle. Les super volcans tels que Yellowstone (États-Unis), Toba (Indonésie) et Taupo (Nouvelle-Zélande) peuvent théoriquement produire des éruptions de très grand volume qui ont des impacts climatiques importants, mais il y a une incertitude sur la durée pendant laquelle ces éruptions influencent le climat.
Peut-être la preuve la plus solide pour savoir si nos émissions (humaines) ou nos volcans ont une influence plus forte sur le climat réside dans l'échelle de production de gaz à effet de serre. Depuis 2015, les émissions anthropiques mondiales de dioxyde de carbone ont été d'environ 35 à 37 milliards de tonnes par an. Les émissions annuelles de CO₂ volcanique sont d'environ 200 millions de tonnes.
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En 2018, les émissions anthropiques de CO₂ étaient 185 fois plus élevées que les émissions volcaniques. Il s'agit d'une statistique étonnante et l'un des facteurs qui persuadent certains géologues et spécialistes des sciences naturelles de proposer une nouvelle époque géologique appelée l'Anthropocène, en reconnaissant que les humains dépassent les impacts de nombreux processus naturels mondiaux, en particulier depuis les années 1950.
Il existe des preuves que les volcans ont fortement influencé le climat à des échelles de temps géologiques, mais, depuis 1950 en particulier, Homo sapiens qui a eu de loin le plus grand impact sur le climat. N'abandonnons pas nos aspirations de réduction des émissions de CO₂. Les volcans peuvent ne pas sauver la journée.
A propos de l'auteur
Michael Petterson, professeur de géologie, Université de technologie d'Auckland
Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.
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