Quelle est lhistoire du climat de la Terre?

Un climat, des climats

Le climat définit et explique les conditions de l'atmosphère au-dessus d'un lieu à moyen et long terme (à la différence de la météorologie qui s'intéresse au court terme). Mais il peut s'étudier à différentes échelles d'espace et de temps.

• Le climat de la planète considéré comme un tout, dit planétaire (global pour les anglo-saxons) est déterminé principalement par les facteurs astronomiques.
• Un niveau plus fin d'analyse peut s'opérer entre régions chaudes et froides de la planète, en fonction de la latitude et des grands vents. On parle alors de climats zonaux.
• Mais la répartition des terres et des mers à une même latitude crée des climats régionaux comme par exemple l'Europe atlantique plus influencée par l'océan que l'Europe centrale au climat plus rude.
• Enfin l'échelle la plus fine est celle des microclimats, celle d'une vallée de montagne ou même d'une grotte ou d'un appartement. C'est ceux-là que nous percevons. Ils sont évidemment encore plus nombreux.

Mais, plus qu'au climat planétaire préoccupation majeure des physiciens et des géologues, les géographes s'intéressent aux climats, en insistant sur l'hétérogénéité des ambiances à la surface des continents et des océans, leurs discontinuités spatiales, leurs rythmes saisonniers et leurs variabilités interannuelles.

La stabilité du climat planétaire

La Terre a une température a peu près constante depuis l'apparition de la vie ; il y a eu des périodes plus chaudes et d'autres plus froides, mais jamais éloignée de plus de quelques degrés par rapport à une moyenne d'environ 15,1°C. Une telle stabilité est extraordinaire si l'on compare à des planètes comme Mars ou Venus qui à l'origine avait des conditions climatiques semblables à la Terre et qui ont évolué vers le désert ou la fournaise. Cette stabilité est due à la présence d'eau qui recouvre près des trois quarts de la surface de la planète (qui passe selon la température planétaire de l'océan à l'air ou aux glaciers) et aux êtres vivants qui occupent sous diverses formes toute la planète.

Pour autant, le climat de la Terre varie naturellement, sans l'intervention de l'Homme, suivant des cycles et des évènements ponctuels. Ces changements nous sont imperceptibles et ne sont connus que par les analyses des traces laissées par des ambiances climatiques différentes dans les glaces, les sols etc.
La variabilité des climats n'est perçue qu'à l'échelle locale et régionale par les humains et encore car la mémoire humaine est sélective. D'une année à l'autre les saisons changent en particulier aux moyennes latitudes (par ex. juillet 2003 : chaud et sec et juillet 2004 frais et arrosé dans le nord de la France).
En effet, Le climat varie différement suivant les échelles géographiques considérées. Ainsi, le réchauffement climatique en cours s'entend à l'échelle de la planète mais masque des variations régionales et locales qui peuvent parfois apparaître contradictoires.

La variabilité du climat planétaire est normale, et tient aux fluctuations des courants océaniques, aux éruptions volcaniques, au rayonnement solaire, aux paramètres astronomiques et à d'autres composantes du système climatique encore partiellement incomprises.

Nous synthétisons ici les principaux paramètres et phénomènes naturels qui contribuent à modifier le climat planétaire.

Caractéristiques astronomiques de la Terre

Les variations climatiques dépendent étroitement de la position astronomique de la Terre.
Voyons quelques caractéristiques astronomiques de la Terre dans le système solaire :

• La Terre se situe approximativement à 150 millions de km du Soleil qui nous apporte chaleur et lumière indispensables à la vie.
• L'orbite de la Terre (parcours qu'elle décrit autour du soleil) n'est pas ronde mais elliptique, ce qui fait que la Terre est entre 147,17 millions de km en périhelie (au 2 janvier) et 153,18 millions de km en aphélie (au 2 juillet). Nous remarquerons que pour l'hémisphère nord, c'est en hiver que la Terre est la plus proche du soleil : ce n'est donc pas ce facteur qui détermine les saisons.
• La Terre tourne autour du soleil en 365 jours, 06 heures et 09 minutes (d'où les années bissextiles), c'est la révolution.
• Dans le même temps, la Terre effectue une rotation sur elle-même en 23h 56mn 04s (c'est le jour sidéral), nos sociétés parlent en jour solaire (24h). Cette rotation détermine le jour et la nuit.
• La Terre, comme la plupart des planètes du système solaire a une orbite située sur un même plan dit plan de l'écliptique. Ainsi, l'axe des pôles du globe forme forme actuellement un angle de 23°27' avec la perpendiculaire à ce plan.

L'inclinaison de l'axe des pôles par rapport à la perpendiculaire au plan de l'écliptique et la révolution engendrent les saisons astronomiques à partir de quatre positions :

• deux équinoxes (printemps : 21 mars et automne : 23 septembre)
• deux solstices (été : 21 juin et hiver : 21 décembre)

La rotondité de la Terre (sa forme se rapproche d'un géïode) fait que les rayons du soleil doivent traverser à la fois une plus grande distance et surtout une épaisseur plus importante de l'atmosphère en allant vers les pôles. Ceci définit les grandes zones climatiques :

• zone toujours chaude de part et d'autre de l'équateur jusqu'au-delà des tropiques
• deux zones tempérées aux latitudes moyennes (c'est à dire à égale distance entre l'équateur et le pôle)
• deux zones froides entre les cercles polaires et les pôles

Les paramètres internes des variations climatiques de la Terre

Les éruptions volcaniques

L'activité volcanique rejette notamment du CO2 (actuellement en quantité moindre que les activités humaines) et de l'acide sulfurique sous forme de gouttelettes. Les rejets de cendres peuvent atteindre des millions de tonnes jusqu'à plusieurs kilomètres d'altitude.
Toutes les éruptions volcaniques ont des effets sur le climat de l'échelle locale à régionale. Certaines d'entre elles, particulièrement importantes, rejetent des poussières dans la stratosphère (au-delà de 13 km d'altitude) et modifient le climat planétaire pendant quelques mois. Dans ce cas, ce phénomène crée une couverture atmosphérique opaque qui filtre la luminosité et la chaleur qui vient du soleil. Ceci peut entraîner un refroidissement du climat comme le volcanisme intense d'une centaine de milliers d'années qui a eu lieu lors de l'extinction des dinosaures.

En 1450 av. JC, l'éruption volcanique de Santorin en mer Egée va mettre en suspension de telles quantités de poussières que durant l'été qui suit en Europe et au Proche Orient, le ciel reste voilé et la température baisse d'environ 0,5°C.
Récemment, l'éruption du Pinatubo philippin en 1991 a entraîné des projections jusqu'à 35 km d'altitude. Deux mois après l'explosion, plus de 40% d'une bande intertropicale entre 30°N et 20°S était recouverte par les aérosols, entraînant une baisse moyenne de la température de la planète entre 0,1 et 1°C. Les volcans indonésiens Krakatoa (1883), Augun (1963), le mont Saint Helens (1980) aux Etats-unis et le volcan mexicain El Chichòn (1982) eurent les mêmes effets (G. JACQUES, H. LE TREUT, 2004).

A court terme, le volcanisme implique une chute des températures, évalué entre - 0,05°C et - 0,12°C depuis les années 2000 (Ridley et al. 2014 ; Total volcanic stratospheric aerosol optical depths and implications for global climate change. Geophys. Res. Lett., early on-line, doi:10.1002/2014GL061541)
Pour autant, le volcanisme majeur peut être un puissant facteur de réchauffement sur le long terme. En effet, lors du crétacé supérieur (il ya environ 80 millions d'années), la température était de 6°C supérieure à celle que nous connaissons, ce fût la période la plus chaude de l'histoire de la Terre.

La circulation thermohaline

L'atmosphère et l'océan, qui sont des fluides, interagissent. Ainsi, l'océan joue un role important dans la définition des climats à diverses échelles.
Au niveau planétaire, actuellement, les eaux de surface des mers de Norvège et du Labrador, plus salées avec la formation de glace, plongent entre 2 000 et 4 000 mètres de profondeur (on parle de l'Eau Profonde Nord Atlantique) et circulent lentement vers les autres bassins océaniques. Dans le même temps, les eaux tropicales chaudes de surface remontent notamment vers le pôle Nord. Cette circulation lente (environ 1 500 ans) atténue les différences de températures entre les latitudes.

Ces échanges océaniques auraient été modifiés au Dryas (10 500 BP(1)) car la fonte des glaces continentales (inlandsis) entraînant un surplus d'eau douce a diminué la salinité des eaux.
Ce phénomène ralentit alors le transport méridien de chaleur et peut entraîner un refroidissement intense de l'Europe. Ceci étant, ce refroidissement modifie d'autres facteurs atmosphériques qui concourrent ensuite à son rétablissement... Les interactions océan-atmosphère sont assez compliquées à appréhender.

L'Oscillation Nord-Atlantique

L'Oscillation Nord-Atlantique est une variation qui affecte l'Atlantique nord comme son nom l'indique des côtes américaines à l'Europe. Il existe un équivalent dans le pacifique mais sa masse considérable et son fonctionnement plus hémisphérique que dans l'Atlantique atténue cette oscillation.
Au pas de temps pluridécennal, la circulation atmosphérique aux latitudes moyennes connaît des périodicités appelées oscillation nord-atlantique (ONA), bien corrélées avec les variabilités du champ de pression arctique. Normalement, un gradient de pression de l'ordre de 20 hPa s'établit entre les latitudes subtropicales de l'anticyclone des Açores et la latitude de la dépression d'Islande engendrant un flux d'ouest à baisse et haute altitude. Plus le gradient de pression est fort et plus la circulation d'ouest affecte l'Europe. Au contraire lorsque la circulation se ralentit suite au maintien de hautes pressions continentales sur le continent par exemple, les circulations méridiennes deviennent majoritaires en saison froide (Hurrel, 1995 et 1996, Osborn et al., 1999, Mann et al., 1999 et 2000). Des alternances de périodes à faible indice de circulation zonale 1870-1900, 1930-1980 alternent avec des périodes à fort indice zonal 1900-1930, depuis 1980. Les caractéristiques thermiques des hivers (doux et venteux ou très froids) et la latitude où la pluviométrie est la plus abondante s'en trouvent modifiées.

Les causes externes des variations climatiques naturelles de la Terre

Les cycles astronomiques

Les travaux du mathématicien serbe Milutin Milankovitch (1941) confirmés par l'astronome belge André Berger, le paléoclimatologue américain John Imbrie et le mathématicien J.Laskar mettent en évidence que la variation de la position de la Terre sur son orbite induit des variations climatiques majeures :

• la variation d'excentricité : selon une périodicité de l'ordre de 100 000 ans, l'ellipse formée par l'orbite terrestre s'excentre d'environ 18 millions de km, ce qui modifie la distance de la Terre au soleil. De nos jours, l'excentricité de l'orbite terrestre fait que la Terre se trouve plus près du Soleil en décembre qu'en juillet.
• Variation de l'obliquité de l'axe des pôles : actuellement, l'axe des pôles forme un angle de 23°27' avec la perpendiculaire. Cet angle varie de 22 à 25° tous les 41 000 ans environ.
  Lorsque l'inclinaison de l'axe de la Terre est maximale, les rayons du soleil peinent à atteindre les hautes latitudes en hiver et inversement en été : les étés sont chauds et les hivers rigoureux, "ce qui correspond aux climats interglaciaires avec peu de glaces aux hautes latitudes sur les continents. Inversement, une diminution d'inclinaison correspond à des étés moins chauds et à des hivers moins froids, configuration qui cependant permet le développement des calottes glaciaires continentales." (J-C. Duplessy, directeur de recherche au CNRS, 2003)
• La précession des équinoxes : l'axe des pôles décrit un cône autour de la perpendiculaire au plan de l'écliptique selon un cycle principal de 23 000 ans et un cycle mineur de 19 000 ans.
  Ainsi, le moment où le pôle Nord pointe vers le Soleil ne correspond pas toujours à la même position de la Terre sur son orbite (voir vidéo du CNRS). Il y a 11 000 ans, la Terre était au périhélie au solstice d'été d'où des glaciations en hiver car la Terre se retrouvait en aphélie (donc au plus loin du soleil).

Les paramètres orbitaux expliquent la répétition quasi-périodique tous les 100 000 ans des glaciations du quaternaire. Ainsi, depuis 1,7 millions d'années, il y a eu 17 cycles.
Le dernier maximum glaciaire date de 20 000 ans environ et l'interglaciaire qui l'a précédé, l'Eémien, de 125 000 ans à peu près. Chaque début d'interglaciaire correspond à un maximum d'insolation mais ensuite les paramètres se modifient si bien que les conditions au cours de l'interglaciaire changent. En conséquence, l'accumulation de glace est très lente alors que la fusion est très rapide.
L'interglaciaire actuel a débuté il y a 10 000 ans. La circulation atmosphérique générale s'est alors décalée (l'anticyclone des Açores passe de 35 à 30° nord, la dépression d'Islande de 55 à 65 ° nord). Et, il ne devrait pas y avoir de glaciation majeure avant 60 000 ans (JOUSSAUME, 1993 ; FOUCAULT, 1993, etc.).

L'intensité de l'activité solaire

L'énergie qui nous vient du soleil fluctue légèrement en fonction du nombre de tâches solaires présentes sur le soleil.
Les taches solaires sont des régions plus sombres et moins chaudes du Soleil (4 200 K au lieu de 5 800 K). Elles sont souvent le lieu d'explosions gigantesques appelées éruptions solaires. L'intensité de l'activité solaire y est donc liée. Les variations de cette activité signifient des variations de l'intensité du vent solaire, du jet de particules chargées en provenance de notre étoile parcourant le système solaire. Lorsque le vent solaire est fort, il est plus difficile pour les particules chargées de l'espace lointain de pénétrer l'atmosphère terrestre. Au niveau de l'atmosphère, ces rayons cosmiques entrent en collision avec les molécules présentent dans l'air et produisent des ions, lesquels facilitent la formation de gouttelettes de nuages. Ainsi, dans les périodes de forte activité solaire, le ciel est moins nuageux car le vent solaire diminue la formation d'ions.

Ainsi, l'émission solaire varie en fonction des taches solaires, plus elles sont nombreuses et plus l'émission augmente. La reconstitution des variations de l'activité solaire est rendue possible par l'analyse de la composition isotopique du carbone des cernes annuels d'arbres. Des cycles de onze ans apparaissent nettement. Des périodicités plus longues de 200-300 ans peuvent également être observées (NESMES-RIBES, 2000). A partir des observations à la lunette astronomique, les taches solaires sont inexistantes de 1600 à 1710 (minimum de Maunder) ce qui contraste avec leur nombre important depuis le début du XVIIIe siècle. La période allant de 1790 à 1830 présente également une diminution du nombre de taches. Mais le lien entre ces modifications pluriséculaires de l'insolation et la circulation océanique de l'Atlantique nord et la circulation atmosphérique n'est pas clairement établie.

Cependant, il semble encore difficile d'estimer l'impact de cette légère fluctuation de la constante solaire sur les températures.

Les chutes de météorites

Les météorites sont des objets venus de l'espace qui parviennent jusqu'au sol terrestre et y creusent des cratères parfois considérables. Les plus gros comme celui qui causa probablement l'extinction des dinosaures il y a 65 millions d'années, génèrent de par leur impact avec la Terre de nombreux débris qui obstruent l'atmosphère. Un "hiver d'impact" peut alors s'installer durablement (jusqu'à plusieurs années). Lorsque celui-ci se dégage enfin, les gaz à effets de serre sont particulièrement actifs.

Ces différents paramètres influent sur le climat planétaire à des échelles de temps variant de quelques mois à plusieurs millénaires. Ainsi se construit l'histoire du climat de la Terre que les scientifiques tentent de retracer...

Reconstruire l'histoire du climat de la Terre

Le climat passé de la Terre

Les études ont donc montré que les variations d'insolation étaient à l'origine des grandes variations climatiques. Ainsi, le dernier million d'années a connu la croissance puis le retrait des grandes calottes glaciaires. La carotte antarctique de Vostok met en évidence 4 grands cycles climatiques de 100 000 ans (sur 400 000 ans).

"Au cours des 400 000 dernières années, la température, montre une allure très similaire aux variations du volume des glaces tirées de l'étude des sédiments marins. Aux moments des périodes très froides en Antarctique (-65°C au lieu de -55°C actuellement à Vostok), il y avait plus de glace sur les continents (principalement en Europe et en Amérique du Nord) (...) Autre observation, le signal climatique de Vostok contient des périodes de 20 000 et 40 000 ans caractéristiques des variations de l'orbite terrestre." (J-R. Petit, UPR INSU-CNRS).

Il est intéressant de constater que les périodes froides (dites "glaciaires") sont caractérisées par de faibles taux de concentration de CO2 dans l'atmosphère tandis que les périodes plus chaudes (dites "interglaciaires") correspondent à des taux plus élevés : le parallélisme est tout à fait remarquable.

Notons enfin que les sondages et les analyses paléoclimatiques effectuées à travers le monde ont également mis en évidence l'extrême variablité du climat qui peut entraîner des modifications brusques des températures (en quelques centaines d'années) à l'échelle hémisphérique.

Comment reconstruire l'histoire du climat de la Terre ?

Le suivi de l'évolution globale du système climatique demande des prélèvements dans l'ensemble des bassins océaniques, sur les continents et les calottes glaciaires. Ceci nécessite la présence de navires pour le carottage des fonds marins et l'organisation de campagnes en régions polaires pour les carottages glaciologiques.
Actuellement, les scientifiques sont capables de remonter dans l'histoire de la composition atmosphérique jusqu'à 740 000 ans et bientôt 1,2 million d'années avec les carottes glaciaires, c'est l'objectif de la paléoclimatologie. L'analyse de la composition isotopique de la glace et du rapport isotopique de l'oxygène et du carbone donne une idée précise des températures d'antant.

Les climats plus anciens sont reconstitués grâce à la répartition et l'analyse isotopique des faunes fossiles de foraminifères (petits organismes qui fabriquent une coquille calcaire). Ce sont donc les sédiments marins et lacustres qui sont alors étudiés.

Enfin, les calculs astronomiques des changements d'insolation sur Terre permettent de remonter jusqu'à 14 millions d'années avec une précision de 5 000 ans sur les 5 derniers millions d'années.

L'Europe est le continent où les séries météorologiques sont les plus anciennes, les plus nombreuses et où les recherches sur ce thème sont les plus avancées.

Les variabilités historiques du climat en Europe

Historique des mesures météorologiques

L'Europe est le continent où les séries météorologiques sont les plus anciennes, les plus nombreuses et où les recherches sur ce thème sont les plus avancées. Les études récentes montrent que la périodisation historique du climat en Europe ne s'étend pas toujours au-delà du fuseau atlantique septentrional. Le réchauffement médiéval s'observe par exemple en mer des Sargasses ; mais en Nouvelle Zélande, le Moyen Âge était frais et une hausse des températures caractérise les XVI à XIXe siècles. De plus, sur le vieux continent, à une échelle plus fine, l'imbrication des terres et des mers contribue à diversifier les climats et des évolutions différentes ont parfois été observées en Europe continentale et atlantique ou dans les régions les plus septentrionales et en Méditerranée.

Les stations météorologiques fixes sont apparues en Europe au XVIIe siècle (Padoue, Paris...). Un premier réseau européen est constitué en 1780 et les premières cartes de vent ou de pression apparaissent à la fin du siècle. Mais en France le maillage n'est composé que de 24 stations au milieu du XIXe siècle (pour 184 aujourd'hui). Les équipements ne sont pas normalisés et ils vont évoluer avec les techniques, si bien par exemple qu'aucun anémomètre ne pouvait, entre les deux guerres mondiales, enregistrer des vents de 172 km/h à Paris (vitesse enregistrée à Orly lors de la tempête de décembre 1999). La création de l'Organisation météorologique internationale en 1873, devenue Office météorologique mondial en 1950 va contraindre à la standardisation des mesures.
Ces séries comparables sont donc courtes au regard de bon nombre de cycles climatiques connus. Pour remonter en deçà des enregistrements météorologiques on utilise des sources indirectes : des documents écrits (chroniques paroissiales, dates du calendrier agricole), des peintures, des gravures, etc. depuis l'antiquité, des biomarqueurs (pollens, cerne d'arbre, micro-fossiles...) durant la préhistoire.

Quelle information peut on extraire des marqueurs ?

Le qualificatif : « Plusieurs siècles froids » ne signifie pas pour toute l'Europe et tout au long des 365 jours de l'année un climat froid homogène. Il faut donc de la prudence dans l'interprétation.
Premièrement, les marqueurs sont spatialisés c'est-à-dire qu'ils intègrent les différentes échelles des climats. Une pelouse calcaire sur versant pentu en exposition sud bien que dans le nord de la France bénéficie d'un bilan thermique qui explique un microclimat chaud et sec permettant l'apparition d'espèces à affinité méditerranéennes que l'on ne retrouve plus à quelques dizaines de mètres sur un plateau... Beaucoup d'indices concordants sont nécessaires pour approcher une ambiance climatique d'échelle supérieure. Les marqueurs biologiques ne répondent au changement climatique qu'avec un décalage, fonction de leur mobilité propre, de leur mode de reproduction, etc.
Deuxièmement, les marqueurs sont territorialisés puisque les sociétés s'approprient un lieu et y modifient le paysage. La sédentarisation et l'accroissement de population ne cessent de modifier ce qui étaient des biomarqueurs (pelouse de défrichement, nouvelles espèces introduites...). Depuis deux siècles, les forêts françaises n'ont jamais connu de chablis aussi nombreux qu'en décembre 1999 ; est-ce parce que le vent n'a jamais soufflé aussi fort ou parce que la superficie forestière n'a jamais été aussi vaste (Gadant, 1994) ou parce que les traitements sylvicoles ont changé...
La définition de la succession de toutes les saisons météorologiques permet de définir un climat. Or, les informations les plus fréquentes portent seulement sur l'été et l'hiver. Les dates des vendanges, comme tout marqueur phénologique, ne prennent en compte que la chaleur de la période avril-septembre. Mais; l'été ne fait pas l'année… les canicules estivales de 1778 à 1782 de surproduction viticole (Le Roy Ladurie, 1983) se placent en pleine période dite « froide ». De plus, les considérations économiques voire culturelles (goûts différents) modifient l'interprétation du lien entre la chaleur de l'été, la précocité des vendanges et la productivité du vignoble pour les siècles les plus récents. L'information est subjective : le journal d'un Bourgeois de Paris évoque principalement les hivers froids avec les loups dans la capitale en décembre 1439, ou les morts déterrés pour manger… Plus que l'aléa, c'est le risque qui est mentionné, or ce dernier est sociétal. Et sur un même lieu, les sociétés ont changé tout comme leur vulnérabilité. L'agriculture intensive du basin parisien est plus vulnérable aux déficits pluviométriques que la polyculture traditionnelle qui y était encore pratiquée au siècle dernier. Si un agriculteur écrit son journal en l'an 2000, qu'y met-il en exergue ? évoque-t-il le réchauffement ?
L'objectif de la Météorologie est d'extrapoler à partir du temps passé le temps à venir dans le court terme (quelques heures à quelques jours) pour un lieu donné et ceci depuis l'origine (la carte de Le Verrier du temps du 19 février 1855 après la tempête qui détruisit la flotte à Sébastopol). Ce n'est que depuis le milieu du siècle que la connaissance scientifique a permis d'envisager le fonctionnement de la planète comme un tout et que les physiciens élaborent des modèles climatiques du passé (l'Eémien le plus souvent) pour prévoir l'avenir à moyen terme (celui de plusieurs décennies). Avec ce changement de pas de temps, la question posée est celle de la possibilité par les sociétés humaines de modifier l'évolution du climat planétaire et l'alternance glaciaire/interglaciaire du quaternaire. Curieusement, les simulations ont à peine profité à l'étude du passé historique. Peu de laboratoires de climatologie s'y consacrent (C. Pfister en Suisse, H. Lamb en Angleterre, R. Camuffo en Italie). Le travail de reconstitution des climats durant l'histoire reste en France majoritairement un travail d'historien (E. Leroy Ladurie, R. Delort, J. Berlioz...).

Une alternance de réchauffements et de refroidissements de faible ampleur

La déglaciation qui s'effectue par pulsations successives va totalement changer les paysages d'Europe à la fois par la hausse des niveaux marins et le déplacement des traits de côte et par les formations végétales qui vont répondre aux modifications thermiques. Après les épisodes de retour du froid des Dryas, vers 10 000 BP débute l'interglaciaire holocène.
Au cours du Préboréal et du Boréal, les températures augmentent en été de 0,5°C voire 1°C et la toundra est progressivement colonisée par les pins sylvestres, des noisetiers.

A l'Atlantique, vers 5 000-6 000 BP les températures d'été sont de 2°C plus élevées qu'au XXe siècle et de 1°C en hiver : c'est l'optimum climatique. La pluviométrie est de 10% supérieure à l'actuelle, ce qui permet le grand développement des chênaies mixtes. La yeuse pousse en Norvège tout comme le noisetier. L'agriculture se répand en Europe. La transgression flandrienne oblige des populations occupant le Dogger bank à migrer vers le sud et l'est. Malgré une pluviométrie qui diminue, à l'âge des métaux, des conditions clémentes permettent la croissance des arbres en Cornouaille, l'agriculture en Angleterre jusque vers 400 m d'altitude.
Mais vers 3000 BP, l'aridité progresse en Méditerranée : plusieurs famines marquent l'Egypte en 2180 et 1950 avant JC par suite de bas niveaux du Nil. Des cités lacustres sont abandonnées en Suisse. Le froid s'intensifie et les glaciers du Tyrol descendent dans les vallées jusqu'à des altitudes qu'ils ne retrouveront qu'en 1850. Des migrations s'opèrent : les étrusques arrivent en Italie, les doriens en Grèce. La période de l'antiquité gréco-romaine est marquée en Europe du nord par des conditions assez peu clémentes mais qui vont de pair avec une pluviométrie plus abondante sur le pourtour méditerranéen malgré des hivers froids. Pline décrit par exemple en 300 avant JC le Tibre gelé à Rome.

Un siècle plus tard, une amélioration permet des expéditions vers l'Europe du nord dont Strabon décrit les tempêtes de 114 et 120 avant JC. La vigne est introduite en France. Le réchauffement va conduire à une hausse du niveau marin de près d'1 m. La Flandre est submergée vers 250 après JC.
Mais à nouveau, les pâturages d'Asie s'assèchent progressivement poussant vers l'ouest des hordes de nomades. c'est le temps des barbares. Plusieurs sites d'agriculteurs septentrionaux sont abandonnés (dans le nord des îles britanniques par exemple). Entre 542 et 565 des épidémies font mourir la moitié de la population européenne déjà très affaiblie. Le froid s'installe puisqu'au cours de l'hiver 763-764, le détroit des Dardanelles est pris en glace et qu'en 859-860 la lagune de Venise est gelée plusieurs semaines.
Le réchauffement médiéval débute après le règne de Charlemagne (Flohn, 1984, Crawley, 2000). Il s'étend du IXe au XIIe siècle. Plusieurs indicateurs permettent de caractériser cette période de « douceur ». Les isotopes de l'oxygène des glaces du Groenland témoignent d'un réchauffement entre 900 et 1100. Les routes maritimes Norvège-Islande-Groenland sont aisément navigables puisque les proscrits d'Éric le Rouge s'installent sur la côte ouest de ce « pays vert » en 981. Des cultures céréalières y sont attestées jusqu'en 1250. La vigne est cultivée alors en Écosse jusqu'à 425 m d'altitude. Cette culture se répand partout en Angleterre. Dans le Val d'Aoste on irrigue à partir de torrents captés à des altitudes recouvertes par les moraines ensuite. Les cols alpestres sont facilement franchis par hommes et bétail depuis le Valais vers le versant italien des Alpes où s'installent des populations germaniques. Le niveau de la mer est haut et Bruges est un grand port. L'optimum semble se situer entre 1150 et 1250. Les températures observées auraient été de 0,5°C à 1°C supérieures à celles de la première moitié du XXe siècle.

La détérioration débute au XIIIe siècle au nord de l'Europe et au XIVe au sud (Bradley, 1995). Elle débute par une forte variabilité interannuelle. Dès 1300, la saisonnalité est de plus en plus mal marquée en Angleterre. Les tempêtes deviennent fréquentes en Allemagne, au Danemark et aux Pays Bas. Les tempêtes de 1240, puis 1362 submergent les côtes basses, font disparaître des îles (Heligoland), détruisent des ports. Les étés sont frais et pluvieux (1313, 1314, 1317, 1321, 1349…) ce qui conduit à l'abandon de cultures céréalières en Scandinavie, à l'abandon de villages entiers, à des famines en Europe. Les hivers sont de plus en plus rudes puisque la mer du nord est prise en glace entre Norvège et Danemark, que la route Scandinavie-Groenland ne permet plus au dernier évêque nommé en 1492 d'atteindre son diocèse insulaire.

Le petit âge de glace s'étend du XVe siècle au XIXe siècle. Il est marqué par un refroidissement net de l'ordre de 1,5°C en été en Suisse et par une pluviométrie soutenue. En montagne les glaciers avancent vers les vallées comme le glacier d'Argentière ou les glaciers blanc et noir. La limite supérieure de l'arbre en montagne réagit au refroidissement de la saison végétative. La banquise annuelle atteint les Féroé. Le Roy Ladurie note que 1816 est l'année des vendanges les plus tardives en France. C'est aussi l'année des tempêtes. Dans son ode sur la prise de Namur Boileau décrit les froids torrents de décembre qui ont noyé partout les champs, les récoltes si mauvaises que le Conseil royal pour éviter les émeutes fait construire dans la cour du Louvre à Paris des fours pour cuire un pain vendu 2 sous la livre. L'année suivante la mortalité en France frappe plus d'un sixième de la population. En 1709, Saint Simon note que l'hiver est si rude que les liqueurs cassent dans les bouteilles déposées dans les armoires près des cheminées à Versailles. Il fait –10°C à Paris en mars. En Europe, le froid semble avoir connu deux maxima, l'un au XVIIe siècle sous le règne du roi soleil et l'autre au début du XIXe siècle –remarquons qu'en Amérique du nord, le second est plus marqué que le premier.

Le net réchauffement du XXème siècle

Certains glaciers alpins reculent dès 1820 (Keigwin, 1996, Lachiver, 1991). Mais les étés restent très maussades en Europe du nord d'où les grandes famines d'Irlande de 1846 à 1851. A partir de 1880, le climat se réchauffe partout. La hausse des températures de l'ensemble de la planète depuis un siècle a été estimée à O,6°C. La décennie 1990-1999 est la plus chaude depuis le début de la période instrumentale et serait la plus chaude depuis l'optimum médiéval. L'estimation de la tendance au réchauffement est rendue difficile par les différences d'instrumentation, par l'urbanisation, par l'éventuelle prise en compte de la fin du petit âge de glace dans les séries les plus longues et par les variabilités à pas de temps pluridécennal comme l'Oscillation nord-atlantique (hivers froids des années cinquante et hivers doux des années quatre-vingt-dix).
Les méthodes statistiques utilisées par Météo France pour 70 stations montrent une croissance rapide depuis 1980. Le réchauffement est particulièrement net pour les températures minimales.

Il est supérieur à 1°C sur les littoraux de la Manche et de l'Atlantique alors que dans les régions allant des Vosges aux Alpes il n'est que de 0,6 à 0,8°C. Les températures maximales ont moins augmenté sauf au Pays basque et dans les Alpes du nord (1°C). En Picardie et dans le Nord, elles sont constantes. Cette opposition entre les régions continentales et maritimes ne peut s'expliquer que par un accroissement de nébulosité qui amplifie l'effet de serre naturel nocturne. Des travaux menés dans le bassin de Marenne Oléron sur la prolifération d'espèces de poissons tropicaux confirment que la hausse de température s'accompagne d'une baisse d'insolation de 12 % en 50 ans.

Au cours de l'interglaciaire holocène, la fourchette de variation des températures est resserrée : 2°C de plus ou 1°C de moins. Ce sont des « nuances » d'un même climat. Le réchauffement récent n'excède pas pour le moment cette variabilité naturelle (Leroux, 1996). Certains rythmes (pluriséculaires, trentenaires…) apparaissent nettement. Mais dans le détail les variabilités intra-annuelles du temps et inter-annuelles du climat aux latitudes moyennes sont telles qu'un « bruit de fond » brouille le signal des autres variabilités connues (Tabeaud, 1998, 2000). En général, le passage d'une période plus chaude à une période plus froide ou l'inverse s'effectue par une transition d'années fortement contrastées entre elles ou à aléas extrêmes. La période actuelle est incontestablement marquée par un réchauffement qui devrait se confirmer dans les cinquante années à venir. L'origine de la hausse de température est encore discutée. Mais que les causes du réchauffement contemporain soient, naturelles, anthropiques, ou les deux, ne modifie en rien l'adaptation déjà observée de la faune et de la flore de France au changement d'environnement.

Notes

1. En géochronologie absolue, les dates sont données par référence au Présent (Before Present = B.P.) par convention fixé au 1er janvier 1950.

Références

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Auteur(s)

Martine TABEAUD, professeur de géographie à l'Université Paris Panthéon Sorbonne

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