La banquise dérive à Svalbard, Norvège. Sven-Erik Arndt / Arterra / Groupe Universal Images via Getty Images

Chaque année, la couverture de glace de mer dans l'océan Arctique diminue à un point bas à la mi-septembre. Cette année, il ne mesure que 1.44 million de miles carrés (3.74 millions de kilomètres carrés) - le deuxième valeur la plus basse dans les 42 ans depuis que les satellites ont commencé à prendre des mesures. La glace aujourd'hui ne couvre que 50% de la superficie couverte il y a 40 ans à la fin de l'été.

L'étendue minimale de la glace de cette année est la plus faible de tous les records de satellite vieux de 42 ans, à l'exception de 2012, renforçant une tendance à la baisse à long terme de la couverture de glace de l'Arctique. Chacune des quatre dernières décennies fait en moyenne de moins en moins de glace de mer d'été. NSIDC

Comme l'a montré le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat, les niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère sont plus élevé qu'à n'importe quel moment de l'histoire humaine. La dernière fois que les concentrations atmosphériques de CO2 ont atteint le niveau actuel - environ 412 parties par million - c'était il y a 3 millions d'années, à l'époque du Pliocène.

En tant que géoscientifiques qui étudient l'évolution du climat terrestre ainsi que comment il crée les conditions de la vie, nous voyons l'évolution des conditions dans l'Arctique comme un indicateur de la façon dont le changement climatique pourrait transformer la planète. Si les émissions mondiales de gaz à effet de serre continuent d'augmenter, elles pourraient ramener la Terre dans les conditions du Pliocène, avec un niveau de la mer plus élevé, des modèles météorologiques modifiés et des conditions modifiées dans les deux pays. monde naturel ainsi que sociétés humaines.

L'Arctique pliocène

Nous faisons partie d'une équipe de scientifiques qui ont analysé les carottes de sédiments de Lac El'gygytgyn dans le nord-est de la Russie en 2013 pour comprendre le climat de l'Arctique sous des niveaux atmosphériques plus élevés de dioxyde de carbone. Le pollen fossile conservé dans ces carottes montre que le Pliocène Arctique était très différent de son état actuel.

Aujourd'hui, l'Arctique est une plaine sans arbres avec seulement quelques végétation de la toundra, comme les graminées, les laîches et quelques plantes à fleurs. En revanche, les carottes de sédiments russes contenaient pollen d'arbres comme le mélèze, l'épinette, le sapin et la pruche. Cela montre que forêts boréales, qui se terminent aujourd'hui à des centaines de kilomètres plus au sud et à l'ouest en Russie et au cercle arctique en Alaska, atteignaient autrefois l'océan Arctique dans une grande partie de la Russie arctique et de l'Amérique du Nord.

Parce que l'Arctique était beaucoup plus chaud au Pliocène, la calotte glaciaire du Groenland n'existait pas. Les petits glaciers le long de la côte est montagneuse du Groenland étaient parmi les rares endroits où la glace était présente toute l'année dans l'Arctique. La Terre du Pliocène n'avait de glace qu'à une extrémité - en Antarctique - et cette glace était moins étendu et plus susceptible de fondre.

Parce que les océans étaient plus chauds et qu'il n'y avait pas de grandes calottes glaciaires dans l'hémisphère nord, le niveau de la mer était de 30 à 50 pieds (9 à 15 mètres) plus haut dans le monde qu'aujourd'hui. Les côtes étaient loin à l'intérieur des terres de leur emplacement actuel. Les zones qui sont maintenant la Central Valley de Californie, la péninsule de Floride et la côte du Golfe étaient toutes sous l'eau. Il en était de même pour les terres où se trouvent les grandes villes côtières comme New York, Miami, Los Angeles, Houston et Seattle.

Des hivers plus chauds dans ce qui est maintenant l'ouest des États-Unis ont réduit le manteau neigeux, qui ces jours-ci fournit une grande partie de l'eau de la région. Le Midwest et les Grandes Plaines d'aujourd'hui étaient tellement plus chauds et secs qu'il aurait été impossible d'y cultiver du maïs ou du blé.

Pourquoi y avait-il autant de CO2 dans le Pliocène?

Comment les concentrations de CO2 au cours du Pliocène ont-elles atteint des niveaux similaires à ceux d'aujourd'hui? Les humains n'apparaîtront pas sur Terre avant au moins un autre million d'années, et notre utilisation des combustibles fossiles est encore plus récente. La réponse est que certains processus naturels qui se sont produits sur Terre tout au long de son histoire libèrent du CO2 dans l'atmosphère, tandis que d'autres le consomment. Le principal système qui maintient cette dynamique en équilibre et contrôle le climat de la Terre est un thermostat global naturel, régulé par des roches qui réagissent chimiquement avec le CO2 et sortez-le de l'atmosphère.

L'effet de serre entraîne une augmentation des températures de surface et, dans certains endroits, des précipitations. Ensemble, ces éléments accélèrent l'altération des roches silicatées. Un vieillissement plus rapide élimine à son tour plus de CO2 de l'atmosphère (flèche jaune). La force de l'effet de serre repose sur les niveaux de CO2 atmosphérique. Gretashum / Wikipédia

Dans les sols, certaines roches se décomposent continuellement en nouveaux matériaux dans des réactions qui consomment du CO2. Ces réactions ont tendance à s'accélérer lorsque les températures et les précipitations sont plus élevées - exactement les conditions climatiques qui se produisent lorsque les concentrations atmosphériques de gaz à effet de serre augmentent.

Mais ce thermostat a un contrôle intégré. Lorsque le CO2 et les températures augmentent et que l'altération des roches s'accélère, cela tire plus de CO2 de l'atmosphère. Si le CO2 commence à baisser, les températures se refroidissent et l'altération des roches ralentit globalement, retirant moins de CO2.

Les réactions d'altération des roches peuvent également fonctionner plus rapidement lorsque le sol contient de nombreuses surfaces minérales nouvellement exposées. Les exemples incluent les zones à forte érosion ou les périodes où les processus tectoniques de la Terre ont poussé la terre vers le haut, créant de grandes chaînes de montagnes avec des pentes abruptes.

Le thermostat de vieillissement des roches fonctionne à un rythme géologiquement lent. Par exemple, à la fin de l'ère des dinosaures, il y a environ 65 millions d'années, les scientifiques estiment que les niveaux de CO2 atmosphérique se situaient entre 2,000 4,000 et 50 400 parties par million. Il a fallu plus de XNUMX millions d'années pour les réduire naturellement à environ XNUMX parties par million dans le Pliocène.

Étant donné que les changements naturels des niveaux de CO2 se sont produits très lentement, les changements cycliques du système climatique terrestre étaient également très lents. Les écosystèmes ont eu des millions d'années pour s'adapter, s'adapter et réagir lentement aux changements climatiques.

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Les vagues de chaleur estivales modifient le nord de la Sibérie, font fondre le pergélisol et créent les conditions de feux de forêt à grande échelle.

Un avenir à la pliocène?

Aujourd'hui, les activités humaines écrasent les processus naturels qui extraient le CO2 de l'atmosphère. À l'aube de l'ère industrielle en 1750, le CO2 atmosphérique s'élevait à environ 280 parties par million. Il n'a fallu que 200 ans aux humains pour inverser complètement la trajectoire amorcée il y a 50 millions d'années et ramener la planète à des niveaux de CO2 inégalés depuis des millions d'années.

La majeure partie de ce changement s'est produite depuis la Seconde Guerre mondiale. Des augmentations annuelles de 2 à 3 parties par million sont désormais courantes. Et en réponse, la Terre se réchauffe à un rythme rapide. Depuis environ 1880, la planète s'est réchauffée de 1 degré Celsius (2 degrés Fahrenheit) - plusieurs fois plus rapide que n'importe quel épisode de réchauffement au cours des 65 derniers millions d'années de l'histoire de la Terre.

Dans l'Arctique, les pertes de neige réfléchissante et de couverture de glace ont amplifié ce réchauffement à +5 C (9 F). En conséquence, la couverture estivale de la glace de mer dans l'Arctique a tendance à diminuer. Les scientifiques prévoient que l'Arctique sera complètement sans glace en été dans les deux prochaines décennies.

Ce n'est pas la seule preuve d'un réchauffement drastique de l'Arctique. Les scientifiques ont enregistré taux de fonte estivale extrêmes à travers la calotte glaciaire du Groenland. Au début d'août, la dernière plate-forme de glace du Canada, sur le territoire du Nunavut, s'est effondré dans la mer. Parties de Sibérie arctique ainsi que Svalbard, un groupe d'îles norvégiennes de l'océan Arctique, a atteint des températures record cet été.

Les villes côtières, les régions agricoles et l'approvisionnement en eau de nombreuses communautés seront radicalement différents si cette planète retourne à un monde de CO2 pliocène. Cet avenir n'est pas inévitable - mais pour l'éviter, il faudra maintenant de grands pas pour réduire la consommation de combustibles fossiles et baisser le thermostat de la Terre.

À propos des auteurs

Julie Brigham-Grette, professeur de géosciences, University of Massachusetts Amherst et Steve Petsch, professeur agrégé de géosciences, University of Massachusetts Amherst

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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