M4 Variabilité du centenaire au millénaire

Topique

La variabilité centennale à millénaire du système climatique durant la dernière période glaciaire est dominée par deux types d'événements abrupts. Le premier est constitué des cycles de Dansgaard-Oeschger, des oscillations de température en Arctique et au Groenland comprises entre huit et seize degrés Celsius, d'une période d'environ quinze cents ans. Le second est constitué des événements de Heinrich, des vêlages massifs d'icebergs dans l'Atlantique Nord depuis la calotte glaciaire laurentienne. Ces deux types d'événements abrupts sont liés aux variations de la circulation méridienne de retournement atlantique (AMOC) : les événements de Heinrich coïncident avec des effondrements de l'AMOC, tandis que les cycles de Dansgaard-Oeschger correspondent à des périodes d'activité intense de l'AMOC et à des périodes d'affaiblissement.

Le mécanisme physique proposé pour les cycles de Dansgaard-Oeschger repose sur une bifurcation de la circulation méridienne de retournement atlantique (AMOC) entre deux états stables : un état actif, caractérisé par une convection profonde dans les zones de formation d’eaux profondes de l’Atlantique Nord et un transport de chaleur vers le nord, et un état affaibli, sans convection profonde dans ces mêmes zones. L’afflux d’eau douce provenant de la fonte des glaces déclenche cette bifurcation, réduisant la salinité des eaux dans les zones de formation d’eaux profondes de l’Atlantique Nord et provoquant le franchissement du seuil de bifurcation entre les états actif et affaibli par l’AMOC.

Les événements de Heinrich, quant à eux, sont déclenchés par une instabilité inhérente au courant de glace de la baie d’Hudson, au sein même de la calotte glaciaire laurentienne : la glace de ce courant se met à glisser beaucoup plus rapidement que d’habitude sur le substratum rocheux sous-jacent, et ce glissement accéléré libère dans l’Atlantique Nord le nombre considérable d’icebergs qui caractérisent un événement de Heinrich. Cette instabilité du courant de glace de la baie d'Hudson peut se développer spontanément, sans facteur déclencheur externe, ou être modulée par la température de l'eau océanique à la base de ce même courant.

Des modèles de complexité intermédiaire et des modèles de circulation générale paléoclimatiques reproduisent à la fois les cycles de Dansgaard-Oeschger et les événements de Heinrich en couplant la bifurcation de la circulation méridienne de retournement atlantique (AMOC), décrite précédemment, à la dynamique des calottes glaciaires. L'échelle de temps d'environ 1 500 ans des cycles de Dansgaard-Oeschger a été associée à trois explications distinctes : une périodicité inhérente au forçage solaire, un oscillateur interne caractéristique de l'AMOC, et le temps nécessaire à la calotte glaciaire laurentienne pour reconstituer sa glace entre deux événements de Heinrich.

Les principales sources d'observation permettant de tester ces modèles de variabilité centennale à millénaire sont les carottes de glace du Groenland, qui enregistrent directement les températures arctiques lors de chaque cycle de Dansgaard-Oeschger, et les carottes de sédiments marins, qui conservent les fragments de roche déposés par les icebergs lors de chaque événement de Heinrich sur le fond de l'Atlantique Nord au cours de leur fonte. Grâce à ces deux types de carottes, il est possible de reconstituer la séquence complète des cycles de Dansgaard-Oeschger et des événements de Heinrich induits par la circulation méridienne de retournement atlantique (AMOC) durant la dernière période glaciaire, soit la même variabilité centennale à millénaire qui a introduit cette description.

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