Extrait de la Lettre n°1 du Programme International Géosphère Biosphère-Programme Mondial de Recherches sur le Climat (PIGB-PMRC)

Comparaison de l'enregistrement climatique du dernier cycle climatique en Antarctique (Vostok, 1987) et au Groenland (Summit, GRIP 1993).

Au cours du dernier million d'années notre climat a oscillé entre deux états extrêmes: le glaciaire et l'interglaciaire, ce dernier ne durant jamais plus de 10 à 20.000 ans. La stabilité du climat actuel n'est pas démontrée. Peut-il évoluer rapidement, par exemple en moins d'un siècle? Jusqu'à présent les archives du passé ont toujours présenté le climat interglaciaire comme étant stable, oscillant faiblement, mais n'ayant jamais subi de variations brutales et rapides. Les récents résultats obtenus à l'aide du forage glaciaire GRIP au Groenland, qui remontent au delà du précédent interglaciaire, remettent en question ces idées.

L'objectif du projet européen GRIP (voir encadré) est de reconstituer l'évolution du climat et de l'environnement par l'étude des couches successives de glace au cours des deux derniers cycles climatiques à l'aide d'un forage réalisé au centre du Groenland. L'analyse isotopique de la glace (d18O, dD) donne accès aux variations de température, celle des impuretés, à la chimie atmosphérique et celle de l'air piégé dans la glace, aux gaz à effet de serre. L'enregistrement de ces paramètres dans les archives glaciaires peut présenter plusieurs avantages parmi lesquels la continuité des séries sur une longue période, une excellente conservation des signaux (peu ou pas de diffusion), et leur très haute résolution (annuelle lorsque le site est favorable). Les glaces ont ainsi l'originalité de donner accès à la fois au climat et à la composition de l'atmosphère. Elles présentent néanmoins deux inconvénients notables. Elles ne peuvent pas être datées de façon absolue au delà de quelques dizaines de milliers d'années. En outre, la succession des couches est susceptible d'être perturbée près du socle rocheux.
Après les résultats obtenus dans les années quatre-vingt en Antarctique au site de Vostok (coopération France, ex-URSS et USA) qui permet désormais de remonter à 220.000 ans, deux projets ont été mis sur pied en des sites voisins (32 km) de la région de Summit au sommet de la calotte groenlandaise. Ces forages, l'un européen, GRIP, l'autre américain, GISP 2, réalisés à partir de 1989, ont atteint le socle rocheux à plus de 3.000 m de profondeur, respectivement en 1992 et 1993. La chronologie de GRIP est basée sur la caractérisation des couches annuelles jusqu'à 15.000 ans; elle repose ensuite sur un modèle d'écoulement de la glace dont les paramètres ont été calés à 11.500 et à 110.000 ans. Ce modèle préliminaire suggère que ce forage couvre 250.000 ans. L'intérêt de ces forages tient, pour une large part, au fait que ce sont au Groenland les premiers enregistrements réalisés allant au-delà de la précédente période interglaciaire.
Les premiers résultats obtenus concernent les teneurs isotopiques qui fournissent un indicateur des variations de la température du site et l'analyse de la composition de l'atmosphère en méthane, sur une partie du forage. Parmi ces résultats, ce sont les questions soulevées par la découverte de l'instabilité apparente du climat du précédent interglaciaire (l'Eémien) qui retiennent l'attention mais celles-ci ne doivent pas masquer la richesse des informations relatives à la dernière déglaciation et à la dernière période glaciaire.
L'enregistrement GRIP confirme, ainsi, la rapidité de la transition entre le Dryas récent, période de froid intense s'étendant sur plus de mille ans, et le climat actuel (réchauffement de 7 °C en 50 ans). Les informations nouvelles concernent la chronologie de cette transition (11.550 ± 70 ans) et la mise en évidence, au-delà de celles affectant la température, de modifications encore plus rapides des précipitations et de la circulation atmosphérique.
La dernière période glaciaire est marquée par des événements rapides dits de "Dansgaard-Oeschger", découverts il y a une dizaine d'années dans le forage de Dye 3. Ils se traduisent par un réchauffement important (la moitié de celui correspondant à la transition glaciaire-interglaciaire), qui s'opère en quelques décennies, et un retour plus lent vers les conditions glaciaires. L'existence et les caractéristiques de ces événements sont confirmées par l'enregistrement GRIP prouvant ainsi qu'ils ne représentent pas des phénomènes locaux mais bien des évènements communs à toute la calotte groenlandaise. Une vingtaine d'interstades de ce type, d'une durée comprise entre 500 et 200 ans, ont été répertoriés en période glaciaire. La structure de ces interstades est similaire à celle d'événements rapides, récemment mis en évidence dans des sédiments marins de l'Atlantique Nord où ils sont associés à une série de couches dites de "Heinrich" dont la présence est liée à la décharge massive d'icebergs provenant des grandes calottes de l'hémisphère Nord (Laurentide ou Fennoscandienne). Une augmentation significative (~200 ppbv) des teneurs en méthane est généralement associée à ces interstades. Celle-ci témoigne vraisemblablement de variations du cycle hydrologique continental aux basses latitudes et suggère que ces événements rapides ont également affecté les continents, au moins ceux de l'Hémisphère Nord.

Le dernier interglaciaire (Eémien), en moyenne légèrement plus chaud que le climat actuel, présente une variabilité de l'enregistrement isotopique tout à fait inattendue. Les périodes chaudes (jusqu'à 4 °C de plus que le climat actuel) y auraient été interrompues par des excursions vers des conditions intermédiaires entre le climat actuel et une époque glaciaire. Les transitions apparaissent très rapides (quelques dizaines d'années) et, suivant le cas, les conditions froides (changements de température associés de l'ordre de 10 °C) persistent entre 70 et 5.000 ans. Les résultats du forage GISP 2 soulèvent des questions sur la validité de cette interprétation. Alors que l'accord entre GRIP et GISP 2 est excellent jusqu'à environ - 95.000 ans, les séries commencent à diverger au-delà indiquant que la stratigraphie des forages (au moins de l'un d'entre eux) a été modifiée du fait de distorsions liées à l'écoulement de la glace près du socle rocheux. La présence de couches inclinées, généralement associées à ces phénomènes, n'est pas observée à GRIP durant l'Eémien. Elles sont par contre visibles à GISP 2 dès que les séries commencent à diverger. GRIP est situé sur le dôme et GISP 2 ne l'est pas ce qui fournit une explication raisonnable de cette différence mais l'argument est fragile car la position du dôme est susceptible de s'être déplacée au cours du dernier cycle climatique.
Une confirmation de l'existence de ces variations rapides implique de faire la part entre signal climatique et perturbation éventuelle liée à l'écoulement. En tout état de cause, une identification de ces variations rapides dans d'autres enregistrements est indispensable à une réelle confirmation de leur existence et de leur extension géographique éventuelle. Dans cet esprit, de nombreuses études des séquences Eémiennes d'enregistrements marins ou continentaux sont actuellement en cours.

Contact :
J. Jouzel
Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l'Environnement
B.P. 96
38402 St Martin d'Hères Cedex.

Laboratoire de Modélisation du Climat et de l'Environnement
CEA/DSM CE Saclay
91191 Gif-sur-Yvette Cedex.