Causes du changement climatique à long terme
De nombreux processus peuvent provoquer le changement climatique. Il s’agit notamment des changements dans la quantité d’énergie que le Soleil produit au fil des ans; de positions des continents sur des millions d’années; dans l’inclinaison de l’axe de la Terre; orbitaux sur des milliers d’années; qui sont soudains et dramatiques en raison d’événements catastrophiques aléatoires, tels qu’un grand impact d’astéroïdes; dans les gaz à effet de serre dans l’atmosphère, causés naturellement ou par les activités humaines.
Tectonique des plaques
Les mouvements tectoniques des plaques peuvent altérer le climat. Pendant des millions d’années, lorsque les mers s’ouvrent et se ferment, les courants océaniques peuvent distribuer la chaleur différemment. Par exemple, lorsque tous les continents sont réunis en un seul supercontinent (comme la Pangée), presque tous les sites connaissent un climat continental. Lorsque les continents se séparent, la chaleur est plus uniformément répartie.Les mouvements tectoniques des plaques peuvent aider à déclencher une ère glaciaire. Lorsque les continents sont situés près des pôles, la glace peut s’accumuler, ce qui peut augmenter l’albédo et abaisser la température mondiale. Des températures suffisamment basses peuvent déclencher une ère glaciaire mondiale.
Les mouvements des plaques déclenchent des éruptions volcaniques qui libèrent de la poussière et du CO2 dans l’atmosphère. Les éruptions ordinaires, même de grande ampleur, n’ont qu’un effet à court terme sur la météo. Les éruptions massives des laves fluides qui créent des plateaux de lave libèrent beaucoup plus de gaz et de poussière, et peuvent changer le climat pendant de nombreuses années. Ce type d’éruption est extrêmement rare; rien ne s’est produit depuis que les humains ont vécu sur Terre.
Cycles de Milankovitch
Le climat le plus extrême de l’histoire récente de la Terre était le Pléistocène. Les scientifiques attribuent une série d’âges glaciaires à la variation de la position de la Terre par rapport au Soleil, connue sous le nom de cycles de Milankovitch . La Terre subit des variations régulières de sa position par rapport au Soleil:
La forme de l’orbite de la Terre change légèrement en faisant le tour du Soleil. L’orbite varie de plus circulaire à plus elliptique dans un cycle qui dure entre 90 000 et 100 000 ans. Lorsque l’orbite est plus elliptique, il y a une plus grande différence de rayonnement solaire entre l’hiver et l’été.
La planète vacille sur son axe de rotation. À une extrémité de ce cycle de 27 000 ans, l’hémisphère Nord pointe vers le Soleil lorsque la Terre est la plus proche du Soleil. Les étés sont beaucoup plus chauds et les hivers sont beaucoup plus froids qu’aujourd’hui. À l’extrême opposé, l’hémisphère nord pointe vers le soleil lorsqu’il est le plus éloigné du soleil. Il en résulte des étés frais et des hivers plus chauds. L’inclinaison de la planète sur son axe varie entre 22,1 degrés et 24,5 degrés. Les saisons sont causées par l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre, qui est maintenant à un angle de 23,5o. Lorsque l’angle d’inclinaison est plus petit, les étés et les hivers diffèrent moins en température. Ce cycle dure 41 000 ans.
Lorsque ces trois variations sont tracées, un modèle climatique d’environ 100 000 ans émerge. Les âges glaciaires correspondent étroitement aux cycles de Milankovitch. Comme les glaciers ne peuvent se former que sur la terre, les périodes glaciaires ne se produisent que lorsque les masses terrestres couvrent les régions polaires. Par conséquent, les cycles de Milankovitch sont également liés à la tectonique des plaques.
Variation du soleil
La quantité d’énergie que le Soleil rayonne est variable. Les taches solaires sont des tempêtes magnétiques à la surface du soleil qui augmentent et diminuent sur un cycle de onze ans. Lorsque le nombre de taches solaires est élevé, le rayonnement solaire est également relativement élevé. Mais toute la variation du rayonnement solaire est minuscule par rapport à la quantité totale de rayonnement solaire qu’il y a et il n’y a pas de cycle connu de onze ans dans la variabilité climatique.
Le petit âge glaciaire correspondait à une époque où il n’y avait pas de taches solaires sur le Soleil.
Changements dans les niveaux de gaz à effet de serre dans l’atmosphère
Étant donné que les gaz à effet de serre piègent la chaleur qui rayonne à la surface de la planète, qu’arriverait-il aux températures mondiales si les niveaux atmosphériques de gaz à effet de serre diminuaient? Et si les gaz à effet de serre augmentaient? Une diminution des niveaux de gaz à effet de serre fait baisser la température mondiale et une augmentation fait monter la température de l’air.
Les niveaux de gaz à effet de serre ont varié tout au long de l’histoire de la Terre. Par exemple, le CO2 a été présent à des concentrations inférieures à 200 parties par million (ppm) et supérieures à 5 000 ppm. Mais depuis au moins 650 000 ans, le CO2 n’a jamais dépassé 300 ppm, pendant les périodes glaciaires ou interglaciaires. Les processus naturels ajoutent (éruptions volcaniques et décomposition ou brûlure de la matière organique) et éliminent l’absorption par les plantes, les tissus animaux et l’océan) du CO2 de l’atmosphère. Lorsque les plantes sont transformées en combustibles fossiles, le CO2 dans leurs tissus est stocké avec elles. Le CO2 est donc éliminé de l’atmosphère. Qu’est-ce que cela fait à la température moyenne de la Terre?
L’utilisation de combustibles fossiles a explosé au cours des dernières décennies, de plus en plus de gens veulent plus de voitures et de produits industriels. Cela a libéré du CO2 dans l’atmosphère.
Brûler des forêts tropicales humides, pour défricher des terres pour l’agriculture, une pratique appelée agriculture sur brûlis, augmente également le CO2 atmosphérique . En coupant les arbres, ils ne peuvent plus éliminer le CO2 de l’atmosphère. La combustion des arbres libère dans l’atmosphère tout le CO2 stocké dans les arbres.
Il y a maintenant près de 40% de CO2 de plus dans l’atmosphère qu’il y a 200 ans, avant la révolution industrielle. Environ 65% de cette augmentation s’est produite depuis les premières mesures de CO2 sur le volcan Mauna Loa, à Hawaï, en 1958. Le CO2 est le gaz à effet de serre le plus important que les activités humaines affectent en raison de son abondance. Mais d’autres gaz à effet de serre augmentent également. Quelques-uns sont:
- Méthane: libéré par l’élevage, la production de riz et le brûlage incomplet des plantes de la forêt tropicale.
- Chlorofluorocarbures (CFC): produits chimiques fabriqués par l’homme qui ont été inventés et largement utilisés au XXe siècle.
- Ozone troposphérique: des gaz d’échappement des véhicules, il a plus que doublé depuis 1976.
