Holocène

La résonance gyrale dans la bande 576-1152 ans

Comparaison du forçage multiplié par son efficacité et la température moyenne globale, dans la bande 576-1152 ans. Un retard de 100 ans est appliqué au forçage - a) dans l'Atlantique Nord (GISP2) - b) dans l'hémisphère sud (EPICA) - c) Efficacité du forçage. La température moyenne globale résulte des anomalies de la température de la surface des gyres sous-tropicaux aux latitudes moyennes, proportionnelles à l'amplitude des ondes gyrales, et du changeant de l'albédo aux latitudes élevées.
Comparaison du forçage multiplié par son efficacité et la température moyenne globale, dans la bande 576-1152 ans. Un retard de 100 ans est appliqué au forçage – a) dans l’Atlantique Nord (GISP2) – b) dans l’hémisphère sud (EPICA) – c) Efficacité du forçage. La température moyenne globale résulte des anomalies de la température de la surface des gyres sous-tropicaux aux latitudes moyennes, proportionnelles à l’amplitude des ondes gyrales, et du changeant de l’albédo aux latitudes élevées.

L’activité solaire dans la bande 576-1152 ans est importante : un couplage se produit dans l’Atlantique Nord entre l’irradiance solaire totale et la température moyenne globale dans cette bande caractéristique de la période de 128×6=768 ans, principalement dans l’intervalle couvrant 9000 à 6000 ans BP.

Entre 9000 et 5000 ans BP, il existe une grande similitude entre les données GISP2 et EPICA. Entre 5000 et 2500 ans BP l’amplitude du rayonnement solaire dans la bande 576-1152 ans diminue et les ondes gyrales se dissocient du cycle de l’irradiance solaire, tant l’amplitude que la période. Pendant cette période de découplage les ondes gyrales ne s’affaiblissent pas pour autant, en raison de la rémanence des forces géostrophiques le long des gyres, mais leur période s’allonge, ce qui indique que le centre de gravité des gyres dérive vers les pôles. Les vagues sont de nouveau couplées au cycle solaire entre 2500 ans BP et le présent dans l’Atlantique Nord alors que le couplage se produit plus tard dans l’hémisphère Sud, en dépit de la recrudescence du cycle solaire.

Ainsi la résonance gyrale dans la bande 576-1152 ans semble être le principal moteur du climat au cours de l’Holocène. L’efficacité du forçage évolue considérablement, égale à 3,0 °C(W/m2)-1 entre 9000 et 6500 ans BP, elle est de 1,2 °C(W/m2)-1 depuis 4800 ans BP. Pour une même variation de l’irradiance solaire, l’oscillation de la température moyenne globale s’abaisse d’un facteur 2,5 au cours de l’Holocène. Ceci reflète le recul progressif de la banquise, et la perte d’efficacité du forçage qui s’accompagne d’une diminution de l’amplitude de l’onde gyrale, de même que le courant radial et polaire. La chute de l’efficacité est aggravée par le changement de l’albédo aux latitudes élevées, dont l’impact est beaucoup plus grand à 65 °N qu’à 80 °N.

Les événements de Bond (petits âges glaciaires)

Température moyenne globale: les données brutes et filtrées dans la bande 576-1152 ans: a) EPICA, b) GISP2.
Température moyenne globale: les données brutes et filtrées dans la bande 576-1152 ans: a) EPICA, b) GISP2.

Des changements climatiques soudains apparaissent il y a environ 8200 ans, superposés au cycle de refroidissement. Une question se pose : existe-t-il un lien entre le cycle de période moyenne 768 ans et l’apparition des événements de Bond ? En ce qui concerne la première moitié de l’Holocène, la réponse est claire: ces événements se produisent toujours pendant la phase de refroidissement du cycle qu’il s’agisse des données GISP2 ou EPICA bien que ces événements se manifestent de façon très différente. En effet, le refroidissement se produit très rapidement dans l’Atlantique Nord, mais plus lentement dans l’hémisphère sud.

Les événements de Bond se produisent pendant la phase de refroidissement de chaque cycle de grande amplitude. Dans l’Atlantique Nord, ils apparaissent à des périodes qui peuvent être identifiées précisément compte tenu de leur brièveté. Les principaux événements se produisent en 9400, 8200, 7500, 5400, 4700 et 1100 ans BP. L’événement le plus frappant se produit 8200 ans BP, c’est à dire pendant le minimum de la phase de refroidissement d’un cycle de grande amplitude, en bénéficiant à la fois de l’avance du front polaire au début de l’Holocène, et d’un cycle solaire de grande amplitude dans la bande 576-1152 ans. L’estimation de la durée moyenne des événements de Bond n’a pas beaucoup de sens; seule la période des cycles successifs de refroidissement peut être déterminée avec précision car les événements peuvent être mal différenciés lorsque l’amplitude de l’onde gyrale est trop faible. Dans l’hémisphère Sud les intervalles pendant lesquels les principaux événements se produisent sont 8500-8000, 7500-7100, 5500-5400, 2400-2300 ans BP.

Bien que la durée des événements soit très différente d’un hémisphère à l’autre, la cause de leur formation est certainement la même, étant liée à l’avance du front polaire pendant les cycles de refroidissement successifs. Mais quels phénomènes physiques peuvent bien se produire précisément alors que la densité de l’eau augmente de manière significative le long du courant de dérive océanique aux hautes latitudes (le courant circumpolaire dans l’hémisphère sud), en raison à la fois de l’augmentation de la salinité et de la diminution de la température ? Cela a pour effet de modifier la flottabilité du courant, s’immergeant à de plus basses latitudes, ce qui réduit les échanges avec l’atmosphère ainsi que le transfert de chaleur depuis les tropiques. Le courant refait surface en se renouvelant avec de l’eau de mer plus chaude et moins salée, après quelques décennies. De cette façon, l’importance de la dérive nord-atlantique sur le climat de l’Europe pourrait expliquer les petits âges glaciaires par le déplacement vers le sud du retournement des eaux profondes interglaciaires. Un tel déplacement de la zone de convection a été proposé par Ganopolski et Rahmstorf, [2001] pour expliquer la structure spatiale et l’évolution dans le temps des événements D-O.