Les courants atmosphériques 2), 3) et 4) transportent de l’air soit humide soit sec et produisent les précipitations, tant au-dessus des mers et océans qu’au-dessus des terres émergées. Ces précipitations aboutissent aux cycles de l’eau douce : évaporation au- dessus des océans −> nuages+vents −> précipitations −> eaux de surface des terres+ eaux profondes dans les terres −> écoulements de surface dans les terres (ruisseaux, rivières et fleuves)+infiltrations en profondeur (eaux souterraines, plus abondantes que les eaux de surface) −> retour des eaux de surface aux mers et océans, et ainsi de suite.
De nombreux facteurs commandent ces variations du climat. Ils sont très nombreux, et on ne les connaît pas tous. Les principaux, et de loin, sont les facteurs astronomiques. Citons les quatre paramètres astronomiques les plus anciennement identifiés :
A1) la précession des équinoxes, qui est la rotation sidérale complète en à peu près 25800 ans de l’axe de la rotation propre de la Terre autour de la perpendiculaire au plan de l’ellipse trajectoire terrestre autour du soleil (N.B. 1 : sidérale signifie : relativement aux étoiles fixes. N.B. 2 : l’ellipse en question s’appelle l’écliptique). Cette rotation de l’axe de rotation terrestre s’accomplit dans le sens inverse du déplacement de la terre autour du soleil. La précession des équinoxes a pour conséquence de faire varier la distance de la Terre au soleil en un moment donné d’une saison donnée. Lorsque l’été boréal arrive quand la Terre est au plus près du soleil (périhélie), l’hiver boréal arrive quand la Terre est au plus loin du soleil (aphélie). L’été boréal est alors plus chaud que la moyenne et l’hiver boréal est alors plus froid que la moyenne, et simultanément l’été austral est plus frais et l’hiver austral plus doux. Lorsque l’été boréal arrive quand la Terre est à l’aphélie, l’hiver boréal arrive quand la Terre est au périhélie ; alors l’hiver boréal est plus doux que la moyenne et l’été boréal est plus frais, pendant que l’été austral est plus chaud que la moyenne et l’hiver austral plus froid.
Actuellement, sur Terre, l’hiver boréal se produit à peu près au périhélie, ce qui est un facteur d’hivers plus doux et d’étés plus frais dans l’hémisphère nord. Mais inversement, c’est un facteur d’hivers plus rudes et d’étés plus chauds dans l’hémisphère sud.
A2) On appelle axe des apsides le grand axe de l’écliptique. Ce grand axe n’est pas fixe par rapport aux étoiles : il accomplit, dans le plan de l’écliptique, une révolution complète autour du soleil (relativement aux étoiles fixes) en environ 100 000 ans. La combinaison de ce phénomène avec la précession des équinoxes entraîne une différence entre la période de la précession des équinoxes et celle des moments où l’été boréal arrive quand la Terre est au périhélie. Le calcul prouve que l’été boréal se produit au périhélie environ tous les 21000 ans.
A3) La nutation, qui est une petite oscillation autour de sa valeur moyenne longue de l’angle de l’axe de la rotation propre de la Terre avec la perpendiculaire au plan de l’écliptique. La période de la nutation est environ 18,3 ans. Cet angle vaut actuellement environ 23,5 degrés. Lorsque cet angle est un peu inférieur, on a des étés plus frais et des hivers plus doux ; quand il est un peu supérieur, on a des étés plus chauds et des hivers plus froids. La nutation est l’une des raisons pour lesquelles le climat n’est jamais identique d’une année à l’autre.
A4) La variation longue de l’angle moyen d’inclinaison de l’axe de rotation terrestre avec la perpendiculaire au plan de l’écliptique. Cet angle varie périodiquement entre 22 degrés et 24,5 degrés (actuellement : 23,5 degrés) selon un cycle complet d’environ 41000 ans. Comme l’existence de cet angle est de loin la cause principale des saisons, sa variation a des conséquences incommensurables sur le climat.
Toutes ces variations périodiques sont dues à la combinaison complexe des effets gravitationnels réciproques entre la Lune, la Terre et le soleil. Elles commandent le carburant unique du moteur climat : l’énergie reçue du soleil sur Terre.
A coté de ces facteurs principaux, il existe une foule de paramètres moins spectaculaires mais non négligeables :
• les cycles de onze ans de l’activité solaire (les fameuses taches solaires), et d’autre part, une pulsation d’environ 1 pour cent du diamètre. L’analyse des observations de Galilée montre qu’au début du XVII ème siècle, ce diamètre apparent était un pour cent de moins que de nos jours.
• la variation de l’excentricité de l’écliptique les périodes de cette variation sont très longues( plusieurs centaines de milliers d’années). L’excentricité d’une ellipse est un nombre > 0 compris entre 0 et 1. Quand il est proche de 0, l’ellipse est très voisine d’un cercle, quand il est proche de 1, elle est très allongée. Donc quand l’excentricité de l’écliptique augmente, les périphélies et les aphélies sont plus marqués, ce qui accentue les conséquences de la précession des équinoxes.
• la dérive des continents. Elle est seulement de quelques centimètres par an, mais à très long terme elle agit lourdement sur le climat. Un exemple : le continent antarctique est isolé du reste des terres par des immensités océaniques, ce qui laisse le champ libre aux courants marins froids qui l’entourent. C’est l’une des causes du gigantisme de la calotte glaciaire antarctique.
• L’éloignement inexorable de la lune. Notre satellite, en effet, s’éloigne de plus en plus de la Terre. Or de par son effet gravitationnel, il commande les marées, il explique la précession des équinoxes et les perturbations périodiques des autres paramètres astronomiques principaux. Si elle s’échappait du champ d’attraction terrestre, les conséquences climatiques seraient donc inimaginables. Toutefois cet éloignement est suffisamment lent pour que ces conséquences restent pour des millions d’années imperceptibles à l’échelle humaine. Lorsque ces conséquences seront significatives, si des humains existent encore, ils ne se seront aperçu de rien, ils auront de notre époque aux nuits éclairées par Séléné une vision analogue à celle que nous avons de l’ère précambrienne. . . Pour plus de précisions sur ces paramètres astronomiques, avec nombreux dessins explicatifs et graphiques des températures de la Terre passées et actuelles, le lecteur pourra utilement consulter
http://la.climatologie.free.fr/glaciation/glaciation.htm
L’œuvre de Milutin Milankovitch
Les quatre facteurs astronomiques principaux ci-dessus se combinent et ont permis de mieux comprendre les cycles des grandes glaciations. Un travail fondamental, publié en 1928, a été accompli par le mathématicien serbe Milutin Milankovitch, qui lui a permis, par une étude fine des quatre paramètres principaux, de déterminer les cycles non seulement des grandes glaciations, mais par exemple aussi de l’intensité des moussons. La dernière grande glaciation, qui dura près de 100 000 ans et culmina vers 22000 ans av. J.C., se termina environ 12000 ans av. J.C. Elle avait été précédée d’une période interglaciaire d’environ 20 000 ans.
Actuellement, nous sommes dans une nouvelle période interglaciaire, et nous allons vers une prochaine glaciation, qui devrait commencer dans quelques milliers d’années. Les énergies énormes mises en jeu pour produire ou dégeler ces glaciations sont sans commune mesure avec tout ce que peut engendrer l’activité humaine. Ainsi lors de la dernière glaciation, le niveau moyen des mers et océans avait baissé d’environ 120 mètres (alors l’Angleterre n’était plus une île), mais une couche de glace de 3 à 4 km d’épaisseur recouvrait perpétuellement tout le nord de l’Europe incluant la totalité des îles britanniques, la Silésie, toutes les Alpes ; la banquise d’hiver recouvrait un bon quart ouest de la France, et la couche de glace permanente recouvrait toute la Russie jusqu’à l’Ukraine, la Sibérie, et tout le territoire actuel des USA jusqu’à Washington (voir la carte de cette glaciation dans
http://fr.wikipedia.org/wiki/Glaciation
L’Amérique du Nord était reliée à la Sibérie. Les glaciers pyrénéens s’étendaient au moins jusqu’aux actuels rivages catalan et basque. La quantité d’eau bloquée était supérieure à celle aujourd’hui piégée dans l’Antarctique (sur le seul continent antarctique, donc banquise non comprise, actuellement 30 millions de km3 d’eau douce).
Milankovitch démontra que les moussons atteignent en ce moment une intensité maximum tous les 8000 ans ; leur intensité minimum survient donc 4000 ans après le maximum. Le dernier minimum date environ des années 500 à 1000. Le dernier maximum date donc d’environ 3000 ans av. J.C., et le prochain se produira dans environ 3000 ans. Les conséquences climatiques de cette découverte sont passionnantes : quand la mousson est au maximum, elle passe par-dessus les monts Hadramaout, barrière sud de la péninsule arabique (longue de plus de 2000 km et culminant à plus de 4000 m), et elle arrose tout le Yémen géographique sud, une contrée quatre fois plus vaste que la France. Des archéologues allemands ont exploré cette contrée dans les années 1930 et y ont découvert les marqueurs d’une hydrographie abondante, avec faune et flore luxuriantes, lacs, rivières, etc. Mieux : ils y ont exhumé des villes entières mieux conservées qu’Herculanum, dont la plus étonnante est M’aariv. Un long article fut publié dans les années 1980 par Scientific American, avec photos incroyables de M’aariv. L’Arabie Heureuse n’est donc pas une légende, elle était là ! la période arrosée dure environ 4000 ans, la période sèche autant. Le Yémen sud géographique devrait donc recommencer à être arrosé dans 1000 ans. Sur la fin de la dernière période arrosée, la mousson s’est affaiblie, les pluies se sont raréfiées, et les ingénieurs de cette civilisation engloutie ont fait front à ces sécheresses en créant un remarquable système de barrages, de retenues et d’irrigation. Le barrage construit à M’aariv, dont les photos des vestiges sont reproduites dans l’article cité de Scientific American, mesurait 700 m de long et 80 m de haut ! il créait une immense retenue, capable d’irriguer l’équivalent d’un département français. Mais à la fin des fins, les pluies ont disparu, et la destruction du barrage fut ordonnée vers 600 après J.C., car il ne servait plus à rien, et son entretien était coûteux.
Le cycle du carbone
Le principal réservoir de carbone sur notre Terre est celui dissous sous forme de CO2 dans les océans (environ 90 pour cent de tout le carbone de la planète). L’eau océanique admet d’autant moins de CO2 dissous que sa température s’élève.
Il est exact que le CO2 est un gaz à effet de serre. Toutefois, son effet de serre est bien moins important que celui des nuages et de la vapeur d’eau, qui est le principal gaz à effet de serre présent dans l’atmosphère. Cette dernière contient entre 10 et 20 grammes de vapeur d’eau par kilo d’air, soit 1 à 2 pour cent, et seulement 0,34 gramme par kilo d’air, soit 3,4 parties de CO2 pour dix mille d’air, autrement dit 0,034 pour cent. Ainsi, dans l’atmosphère l’eau est environ 50 fois plus abondante que le CO2.
Le Groenland était, au temps des Vikings, vers l’an 1000, une terre de pâturages et d’élevage bovin (voir à ce sujet l’œuvre magistrale d’Emmanuel Le Roy Ladurie : ”Histoire du climat depuis l’an Mil”). Les Vikings y cultivèrent des céréales. Aujourd’hui, il est recouvert d’une couche de glace d’épaisseur moyenne 2000 m. C’est, loin derrière l’Antarctique, le second réservoir d’eau douce de la planète (environ 3 500 000 km3). On a étudié des carottes verticales de plusieurs centaines de mètres de cette glace, dont les strates renseignent sur la composition et la température de l’atmosphère aux l’époque des précipitations correspondant à ces strates . Il est apparu que les périodes de température élevée ont toujours coïncidé avec une augmentation du taux de CO2, ce qui à première vue va dans le sens de nos Cassandre climatiques de la secte écologiste. Mais une étude plus fine a montré que cette augmentation du taux de CO2 a toujours succédé à l’augmentation de température. Ce qui suggère que c’est l’augmentation de température moyenne qui détermine celle du taux de CO2 et non l’inverse. Comme le CO2 vient des océans, on en déduit que la probabilité la plus grande est que la température s’est élevée pour des raisons extérieures à la proportion de CO2 dans l’atmosphère, et que cette augmentation de température a sensiblement dégazé les océans d’une partie de leur CO2 dissous, d’où l’augmentation de ce gaz dans l’atmosphère. De plus, on ne connaît pas la capacité des océans à absorber du CO2 dissous. Par suite, la présence d’un peu plus de CO2 dans l’atmosphère a toutes chances de ne pas peser lourd devant les facteurs qui vont refroidir nos climats quand la prochaine grande glaciation arrivera, car selon toute vraisemblance, ce surplus de CO2 se dissoudra pour l’essentiel dans les océans refroidis.
À suivre