Extrait de la Lettre n°10 du Programme International Géosphère Biosphère-Programme Mondial de Recherches sur le Climat (PIGB-PMRC)

1 - Paléogéographie à l’Oligocène, à la fin du Miocène moyen et la géographie actuelle à la résolution du modèle. Au cours de ces 30 derniers millions d’années, nous assistons à la convergence de l’Inde avec le continent asiatique.



2 - Différence de température de l’air à la surface du globe (°C) en Asie entre la simulation de contrôle (climat actuel) et la simulation du climat à l’Oligocène (30 Ma) en hiver et en été.




3 - Différence de précipitations (mm/jour) entre la simulation de contrôle (climat actuel) et la simulation du climat à l’Oligocène (30 Ma) en été en Asie.

A la fin du Cénozoïque (les 30 derniers millions d’années), la Terre a connu une activité tectonique importante, en particulier sur la marge sud de l’Eurasie. Cette déformation crustale de grande échelle résulte de la convergence de deux plaques, le subcontinent indien et l’Eurasie. Cette convergence a également conduit à la surrection de la chaîne de l’Himalaya et du vaste plateau tibétain.

Introduction
La communauté des géologues et géophysiciens n’est pas la seule à s’être intéressée aux conséquences de la convergence de ces deux plaques. Les météorologues et les paléoclimatologues se sont également intéressés aux conséquences climatiques de cette activité tectonique. En effet, le sud de l’Asie est marqué par le phénomène des moussons. La mousson a connu d’importantes fluctuations d’intensité qui ont été enregistrées grâce aux indicateurs paléoclimatiques (données paléobotaniques et sédimentologiques). Une des meilleures preuves est certainement l’évolution de la population d’un foraminifère nommé Globigerina bulloides, analysé dans une carotte de sédiment prélevée en Mer d’Arabie (ODP722) et couvrant les 14 derniers millions d’années. Ce foraminifère présente la particularité d’être abondant en présence de remontées d’eaux froides résultant de la friction des vents de mousson sur la surface de la mer. La population relative de ce foraminifère est donc un bon indicateur de l’intensité des vents de mousson. Le fait que ce foraminifère ne soit pas présent dans l’enregistrement sédimentaire jusqu’à 8 Ma suggère l’absence de mousson (ou du moins une mousson extrêmement faible).
La surrection du plateau tibétain et le renforcement de la mousson en Asie présentent un certain synchronisme. Un couplage entre ces deux événements a été proposé et a pu être confirmé quantitativement à l’aide de la modélisation climatique effectuée par J.E. Kutzbach à la fin des années 80. Cette étude s’appuie sur des simulations climatiques produites par un modèle de circulation générale atmosphérique forcé par trois scénarios idéalisés de la surrection (pas de relief, demi-élévation du relief global et le relief actuel). Le principal résultat est que l’intensité de la mousson dépend de la hauteur du plateau Tibétain. Bien que ces études donnèrent d’importants résultats, des questions restaient non élucidées du fait :
(1) d’une représentation par trop idéalisée de la surrection du plateau tibétain,
(2) de l’absence de séparation entre les surrections de l’Himalaya et du Tibet (lié à une grille spatiale trop lâche),
(3) de l’utilisation d’une distribution continent-océan moderne,
(4) enfin et surtout de la non-prise en compte du retrait et de la disparition à la fin du Cénozoïque de la Paratéthys, mer épicontinentale située en Eurasie.

Quelle serait l’évolution de la mousson avec une représentation plus réaliste des événements géologiques d’Asie?

L’objectif de cette étude est donc de quantifier précisément l’impact de ces changements paléogéographiques, en tenant compte à la fois d’un scénario “réaliste” pour les élévations des reliefs à l’échelle du globe et en particulier en Asie, des paléo-positions des continents, et de l’évolution des mers épicontinentales (pilotée par les variations de niveau marin et les déformations lithosphériques). Nous avons reconstruit la paléogéographie à l’échelle du globe pour deux périodes clé de la fin du Cénozoïque, l’Oligocène (30 Ma) et le Miocène moyen (10 Ma), à partir des données paléomagnétiques (paléo-position des continents), de la géologie (distribution des terres et des mers) et du contexte tectonique (relief) (figure 1). Ces reconstructions paléogéographiques globales forcent le modèle de circulation générale atmosphérique LMD5 (Laboratoire de Météorologie Dynamique, CNRS). L’évolution de la mousson a été déduite par comparaison de ces simulations climatiques à 10 Ma et à 30 Ma avec une simulation du climat actuel.

Discussion
Nous avons ainsi montré que le retrait d’une mer épicontinentale en Eurasie renforce le caractère continental du climat en Asie, en particulier sur la Sibérie, au cours de ces 30 derniers millions d’années. Cela se traduit par une baisse des températures en hiver, atteignant localement plus de 15°C et une hausse de plus de 8°C en été (figure 2). En moyenne annuelle, la tendance est au refroidissement comme le suggèrent les études antérieures et les indicateurs paléoclimatiques. Par exemple, le développement d’un climat continental en Sibérie est cohérent avec l’évolution de la végétation, des forêts de caducées à l’Oligocène aux conifères de la fin de Miocène tandis qu’au cours de cette même période, l’Asie Centrale (autour de la mer Caspienne) connaît une hausse des températures, en accord avec l’évolution de la végétation, des forêts subtropicales aux steppes. Le plateau tibétain devient évidemment plus froid en toute saison du fait de sa surrection. Ces changements climatiques durant la période estivale perturbent le phénomène des moussons sur l’Inde et l’Extrême-Orient. Le retrait de la mer épicontinentale en Eurasie, la surrection de l’Himalaya et du plateau tibétain sont à l’origine d’un déplacement et d’un renforcement de la dépression thermique responsable de l’advection des masses humides et donc des précipitations. Ce déplacement simulé de la dépression de la mousson entre 30 Ma et l’actuel induit une réorganisation des vents de mousson. L’évolution de la circulation atmosphérique provoque une redistribution des précipitations de mousson. Situées sur l’Indochine à l’Oligocène, les précipitations se retrouvent progressivement localisées sur le flanc des reliefs de l’Himalaya au cours du Cénozoïque (figure 3).

Ce scénario se démarque des précédentes études par le fait que l’on propose ici une migration associé un renforcement de la mousson au lieu d’une apparition brutale comme cela avait été proposé. Il est intéressant de comparer ces scénarios d’évolution avec les données. La présence d’une mousson sur l’Indochine et le sud de la Chine dès l’Oligocène est en accord avec les données. Le renforcement des précipitations sur les reliefs pourrait expliquer en partie l’évolution du taux d’accumulation des sédiments terrigènes déposés dans le golfe du Bengale pendant cette période. Cette étude nous a amené à comparer l’évolution simulée de certaines caractéristiques du cycle hydrologiques sur l’Himalaya et ses environs (saisonnalité, fréquence des événements pluvieux) avec l’érosion mécanique.

Nous avons également pu utiliser le modèle climatique pour réaliser des expériences de sensibilité climatique à un événement géologique particulier. Cette méthode nous a permis de séparer et quantifier l’impact respectif de la surrection du plateau tibétain et du retrait de la Paratéthys sur la mousson d’Asie. Un résultat nouveau et important est que le retrait de la mer épicontinentale semble avoir joué un rôle primordial dans l’évolution de la mousson au cours de la fin du Cénozoïque.

Conclusion
Cette étude a montré l’impact des grands changements paléogéographiques en Asie sur l’évolution de la mousson estivale au sud de ce continent au cours de la fin Cénozoïque. Le rôle principal avait été attribué jusqu’à présent à la surrection du plateau Tibétain. Or, nous avons établi que la disparition d’une vaste mer épicontinentale en Asie joue un rôle très important sur l’évolution de la mousson. Son influence sur celle-ci est au moins égale à celle du Tibet (et nettement supérieur au Tibet sur les changements climatiques sur le reste de l’Eurasie). Un nouveau scénario d’évolution de la mousson a été proposé, conjuguant à la fois renforcement et déplacement du système de mousson en réponse aux changements paléogéographiques. Un tel scénario impliquant une redistribution des précipitations de mousson plutôt qu’un renforcement brutal est cohérent avec les données dont nous disposons.

Contact :
Frédéric Fluteau
Laboratoire de Paléomagnétisme
Institut de Physique du Globe de Paris
4, place Jussieu
75252 Paris cedex 05
fluteau@ipgp.jussieu.fr