Les archives glaciaires polaires​

Le dépôt et la préservation des couches de neige, année après année, permettent l’archivage de nombreux paramètres climatiques et environnementaux dans la structure et la composition de la glace, de ses inclusions gazeuses et de ses impuretés. Les glaces polaires offrent des archives des changements passés de nombreuses variables climatiques, certaines spécifiques au site étudié comme la température et l’accumulation, d’autres à échelle géographique plus large, comme la circulation atmosphérique ou le rythme des moussons. De façon unique, les reconstructions des variables locales, température et accumulation, sont essentiellement issues de processus physiques.

Carotte de glace, les zones les plus claires correspondent aux bulles d’air emprisonnées

La méthode la plus couramment utilisée pour reconstruire les variations passées de température au centre de l’Antarctique et du Groenland repose sur l’analyse de la composition isotopique de la glace. L’étude de l’abondance des formes isotopiques de la molécule d’eau dans les précipitations, initiée dans les années 1950 par Dansgaard, a permis de mettre en évidence une relation spatiale entre appauvrissement en isotopes lourds et température du site, relation qui est à la base de la notion de « thermomètre isotopique ». Les eaux naturelles, formées principalement des molécules H216O (99,7 %) (le 16 indiquant qu’il s’agit de l’isotope 16 de l’oxygène), présentent également des formes isotopiques stables plus rares, parmi lesquelles 0,2 % de H218O et 0,03% de HD18O (D représente le deutérium 2H). Les concentrations isotopiques sont exprimées en écarts pour mille, en notation δD ou δ18O par rapport à un standard international, le V-SMOW. Aux latitudes tempérées et polaires, on observe une relation linéaire entre les rapports isotopiques des précipitations actuelles et la température du site.

La reconstruction des températures passées s’appuie sur la mesure du rapport isotopique d’une fine bande de glace prélevée le long des carottes, puis sur l’application de la relation isotope-température. Cette estimation des changements passés de température repose sur l’hypothèse que la relation spatiale actuelle est applicable pour estimer la différence de température entre deux périodes données au site de forage ; elle suppose que cette pente dite « temporelle» est égale à la pente spatiale. Dans le meilleur des cas, la précision des mesures par spectrométrie de masse atteint ± 0,5 pour mille pour δD et ± 0,05 pour mille pour δ18O.

Courbe de δ18O à NorthGRIP (Groenland) en noir et à EPICA (Antarctique) en bleu sur la période 140 000 and BP au Présent. Une variation de 0.8 pour mil correspond à 1°C. Sachant que la valeur actuelle est de -34.5 et que la valeur maximale de l’Holocene est de 2 pour mil en plus, on arrive à une température de 2°C au dessus de l’actuelle. L’écart est de 3 pour mil vers 120 000 and BP, soir une température de +2.5°C.
(extrait du livre Paléoclimatologie, enquête sur les climat anciens Duplessy & Ramstein (eds) : Interface air-glace : les glaces polaires, V. Masson-Delmotte & J. Jouzel, p. 219-225)

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