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C'est un rythme à trois temps qui cadencera cette section, un temps pour chacun des principaux cycles de Milankovitch. Cette théorie est très bien expliquée sur plusieurs sites web, par exemple sur le site encyclopédie environnement On y décrit précisément comment la précession des équinoxes, l'obliquité de l'écliptique et la variation du rapport entre le grand et le petit axe de l'ellipse terrestre facteurs astronomiques influencent l'énergie reçue du soleil qui atteint la latitude de 65°, celle à partir de laquelle les glaciations seraient initiées. En effet ce sont les étés plus ou moins frais qui permettent (ou pas) à la neige de s'accumuler dans les hautes latitudes, ce qui augmente la réverbération de la lumière, qui peut ainsi moins chauffer la neige, ce qui engendre une boucle de rétroaction positive (plus il y a de neige, moins elle fond, donc plus il y en a)
Souvent, pour assurer une certaine continuité graphique entre sections de ce site, une page existante est reprise comme modèle. Cette section est ainsi basée sur celle consacrée à la cartographie du temps qu'il fait. Or, si les images ci-dessous y servaient à visualiser le lent battement de l'équateur thermique pendant l'année, il est maintenant possible de les détourner, en remplacant les mois de l'année par des siècles plus ou moins chauds ou froids durant les cycles de Milankovitch. A partir du climat actuel, il devient ainsi possible d'imaginer les climats anciens de l'hémisphère nord en remplacant janvier par année fraiche et juillet par année chaude...
Souvent, pour assurer une certaine continuité graphique entre sections de ce site, une page existante est reprise comme modèle. Cette section est ainsi basée sur celle consacrée à la cartographie du temps qu'il fait. Or, si les images ci-dessous y servaient à visualiser le lent battement de l'équateur thermique pendant l'année, il est maintenant possible de les détourner, en remplacant les mois de l'année par des siècles plus ou moins chauds ou froids durant les cycles de Milankovitch. A partir du climat actuel, il devient ainsi possible d'imaginer les climats anciens de l'hémisphère nord en remplacant janvier par année fraiche et juillet par année chaude...
Les Tropiques seront donc parfois une large bande chaude et humide. favorable au développement d'une forêt tropicale, parfois une bande bien plus mince dans laquelle une forêt tropicale résiduelle peine à survivre et dans laquelle une savane s'installe agressivement. Pouvez-vous imaginer le balancement de la forêt tropicale autour de l'équateur? Dans l'Asie du sud-est, il faudra encore tenir compte de l'effet insulaire qui isole des communautés végétales en biomes plus ou moins indépendants.
Un régime des vents modifé par des changements séculaires est aussi plus ou moins efficace pour répartir la chaleur et les précipitations sur la planète. En admettant que les continents restent à la même place, le climat peut profondément se modifier à partir de variations minimes d'insolation aux hautes latitudes. Certaines régions, par exemple la Chine septentrionale en Asie, peuvent avoir des régimes de vent fondamentalement différents entre périodes chaudes et froides.
Enfin, les différents mouvements orbitaux impliquent une pluviométrie qui va elle aussi varier fortement selon l'insolation reçue aux différentes latitudes. La prédominance des pluies en juillet ou en janvier aura ainsi un impact important sur le potentiel de croissance de la forêt tropicale.
La construction puis la fonte des calottes glaciaires est le phénomène le plus marquant des glaciations, L'animation ci-contre permet dôbserver comment la masse glaciaire a fondu d'il y a 18'000 ans à aujourd'hui.
La variation des glaces au pôle nord est présentée de façon plus détaillée dans la section consacrée à la géologie quaternaire du Québec. |
Revoici les zones climatiques de Köppen qui séparent la Terre en différents régimes climatiques. Ici se place une histoire assez étonnante, celle d'un Mr Köppen dont la fille épouse un certain Albert Wegener, un météorologiste qui développe la théorie de la dérive des continents qui mettra 50 ans à être admis. Ces deux scientifiques visionnaire en fréquentent un autre, le serbe Milutin Milankovitch, qui va s'intéresser aux variations de l'insolation et publier un article fondamental en météorologie en 1941, en pleine guerre mondiale. Leurs travaux mettront des décennies à percer malgré leur grande valeur explicative. Alors que Wegener insistait sur la similarité de la forme des continents mais peinait à trouver le mécanisme qui fait déplacer les continents, la théorie de Milankovitch permet de prédire les variations d'insolation, qui est très similaire aux variations de température retrouvée dans la glace des pôles. Mais ici aussi il manque une explication causale immédiate entre ce que prédit la théorie et des mesures effectuées dans la réalité. Le paradoxe est plus profond qu'il n'y parait à première vue et les erreurs de raisonnement sont faciles, dans lesquells les causes deviennent conséquences et vice versa.
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La courbe de variation des températures des derniers 3 millions d'années montre une importance croissante du cycle de 100'000 ans sur celui de 41'000 ans, tous deux prévus par la théorie de Milankovitch, calculé sur ordinateur puis retrouvé dans les archives de la Terre. Il est difficile de ne pas établir une relation de causalité à cette variance en parrallèle de la température et de l'insolation. Mais les modèles climatiques actuels peinent à admettre une mise en relation directe, peut-être en partie à cause de l'obsession de l'effet de serre et du rôle fondemtnal qu'est censé jouer à lui tout seul le dioxyde de carbone, le célèbre CO2.
Cette figure se lit de droite à gauche selon l'axe du temps sur lequel apparait le parrallélisme entre la courbe de températures et celle du CO2, indiquant qu'à ces échelles de temps (bien avant l'impact de la présence humaine), le CO2 évoluait selon la température (et pas le contraire) qui variait elle selon les variations d'insolations aux hautes latitudes prédites par Milankovitch.
Par ailleurs, en admettant qu'Homo Sapiens est apparu il y a 100'000 ans, il a vécu sur une Terre avec une température en moyenne plus basse de 6 à 10 degrés par rapport aux derniers 20'000 ans. Ainsi, depuis 20'000 que la Terre se réchauffe, l'humanité a passé d'une civilisation du feu et du silex taillé à une civilisation digitale basée sur une domestication de l'énergie et l'intelligence artificielle, pourtant toujours basée sur le silicium, le même élément à la base des outils en silex...
Par ailleurs, en admettant qu'Homo Sapiens est apparu il y a 100'000 ans, il a vécu sur une Terre avec une température en moyenne plus basse de 6 à 10 degrés par rapport aux derniers 20'000 ans. Ainsi, depuis 20'000 que la Terre se réchauffe, l'humanité a passé d'une civilisation du feu et du silex taillé à une civilisation digitale basée sur une domestication de l'énergie et l'intelligence artificielle, pourtant toujours basée sur le silicium, le même élément à la base des outils en silex...
Un article assez fondamental dans toute cette discussion sur les cycles de Milankovitch - qui termine un chapitre consacré à la théorie de la biostasie-rhexistasie - est celui publié par Ralph Ellis et Michael Palmer (lien) intitulé: Modulation of ice ages via precession and dust-albedo feedbacks, Geoscience Frontiers 7 (2016) 891 - 909
La figure ci-dessus illustre l'évolution du taux de CO2 dans l'atmosphère et la température. Il faut le lire de droite à gauche pour remonter dans le temps et de gauche à droite pour suivre l'axe du temps. Or, alors que la variation de CO2 précède les périodes de refroidissement, elle suit les périodes de réchauffement: On peut évoquer le CO2 comme cause du refroidissement mais pas du réchauffement, un problème qui irrite la communauté scientifique depuis des décennies. En effet, même en admettant que la relation ne soit pas linéaire, il est impossible d'évoquer une cause qui se passe après un évenement observé. C'est par rapport àcette question épineuse que l'article d'Ellis et Palmer apporte une réponse lumineuse.
La figure ci-dessus illustre l'évolution du taux de CO2 dans l'atmosphère et la température. Il faut le lire de droite à gauche pour remonter dans le temps et de gauche à droite pour suivre l'axe du temps. Or, alors que la variation de CO2 précède les périodes de refroidissement, elle suit les périodes de réchauffement: On peut évoquer le CO2 comme cause du refroidissement mais pas du réchauffement, un problème qui irrite la communauté scientifique depuis des décennies. En effet, même en admettant que la relation ne soit pas linéaire, il est impossible d'évoquer une cause qui se passe après un évenement observé. C'est par rapport àcette question épineuse que l'article d'Ellis et Palmer apporte une réponse lumineuse.
La grande nouveauté de cet article est de proposer un nouveau mécanisme d'accélération de la fonte des neiges puis des glaces à la fin de la glaciation, une autre boucle de rétro-action positive: La poussière qui s'accumule à la surface des neiges, qui augemente la chaleur absorbée, qui fait fondre la neige plus vite, qui devient toujours plus sale, donc toujours plus foncée, ce qui accélère encore sa fusion.
La courbe du bas indique quelle quantité de poussière se retrouvent à différents niveaux des pistons de glace polaire analysés en laboratoire. Les zones grises correspondent systématiquement à des périodes plus froides. En sont-elles la conséquence ou la provoquent elles?
La courbe du bas indique quelle quantité de poussière se retrouvent à différents niveaux des pistons de glace polaire analysés en laboratoire. Les zones grises correspondent systématiquement à des périodes plus froides. En sont-elles la conséquence ou la provoquent elles?
Sur la figure ci dessus, il est possible de comparer la courbe bleue de CO2 avec la courbe verte qui donne la quantité de poussière, reproduite sur une échelle inversée et logarithmique pour faciliter la comparaison. La similarité des courbes est encore plus frappante que sur l'image précédente, avec un pic de CO2 qui précède généralement celui de la poussière. Il est difficile d'imaginer comment la production de poussière aurait comme effet de diminuer la quantité de CO2 dans l'atmosphère. Par contre une variation de CO2 - qui a un impact sur la température moyenne - est une cause possible de production plus ou moins importante de poussière sur terre ... par exemples en déplaçant les limites géographiques des régimes de biostasie et de rhexistasie.
Suite à la mise en place d'une calotte glaciaire (voir une animation sur l'expansion puis la contraction de la calotte sur les Laurentides ici), le taux de CO2 atmosphérique baisse (entre autre parce que l'océan s'enrichit en CO2 dissous dont la solubilité augmente dans les eaux froides), la végétation se raréfie, ce qui diminue la protection dans les sols à l'érosion, Comme l'illustre toujours aussi magnifiquement cette carte d'Emmanuel de Martonne, des zones de loess se sont développpées au sud des calottes glaciaires. Or le loess est l'exemple type d'un sédiment éolien, qui n'existe que lorsque des vents violents soufflent sur un sol mal protégé par la végétation, un bel exemple de rhexistasie. La glaciation engendre un cycle de rhexistasie qui augmente avec le temps la quantité de poussières sur les glaces et les neiges des calottes boréales, ce qui à terme conduit à leur fonte accélérée.
Le graphique ci-dessus illustre les interactions complexes entre le volume de glace (en gris), la température (en rouge), le CO2 (en jaune) la poussière (en violet), le forçage insulaire (en bleu) et l'excentricité de l'ellipse de rotation de la Terrre (en noir). Tous ces éléments dovient être pris en compte lorsqu'on tente d'expliquer le balancement des glaciers, des vents, des biomes sur Terre.
Le géosystème global est influencé par la dérive des continents qui suit des cycles dont le rythme est la centaine de millions d'années, un balancement astronomique dont la durée est de dizaines ou centaines de milliers d'années, de la circulation océanique qui met quelques siècles à s'équilibrer et une vie qui s'agite sur des durées bien plus courtes, de l'ordre de la fraction de seconde. Ce système complexe modifie constamment son équilibre, pour optimiser la présence de la vie sur Terre si l'on suit James Lovelock et sa théorie de Gaïa, ou simplement pour maintenir l'équilibre thermodynamique de la planète si l'on se positionne dans une vision plus matérialiste.
Le géosystème global est influencé par la dérive des continents qui suit des cycles dont le rythme est la centaine de millions d'années, un balancement astronomique dont la durée est de dizaines ou centaines de milliers d'années, de la circulation océanique qui met quelques siècles à s'équilibrer et une vie qui s'agite sur des durées bien plus courtes, de l'ordre de la fraction de seconde. Ce système complexe modifie constamment son équilibre, pour optimiser la présence de la vie sur Terre si l'on suit James Lovelock et sa théorie de Gaïa, ou simplement pour maintenir l'équilibre thermodynamique de la planète si l'on se positionne dans une vision plus matérialiste.
Dans un site aussi riche en iconographire diverses, il est étonnant que la théorie de la bio-rhexistasie ne soit pas illutrée par une image inoubliable- En voici 2 bonnes images, tirées du site geoncluences. Il faut admetttre à ce stade que cette théorie est bien mieux illustrée par des animations climatiques ou des coupes permettant de saisir le lien entre genèse des sols et évolution morscpho-climatique contientale.
Ce chapitre a passé en revue le temps qu'il fait, s'est égaré dans les courants marins qui contribuent à transférer la chaleur des zones tropicales vers les hautes latitudes, a discuté le développement d'un réseau hydrographique lorsque l'eau se laisse tomber du ciel, mentionné l'altération des roches et leur lente transformation en sol qui permet le développement de la végétation, présenté l'impact énorme de la vie sur l'érosion des continents puis en contre-exemple illustré la puissance destructrice du chaos minéral qui s'installe parfois. Pour finir sont évoqués les cycles de Milankovitch qui rattachent les variations climatiques au balancement de la terre dans l'espace.
Cet étonnant détour par de nombreuses sciences généralement isolées entre elles vient de la lecture d'un opuscule de 80 pages écrit par Henri Erhart en 1956 dont il faut ici reproduire deux de ses conclusions pour essayer de rendre justice à sa vision pionnière par tant d'aspects.
Ce chapitre a passé en revue le temps qu'il fait, s'est égaré dans les courants marins qui contribuent à transférer la chaleur des zones tropicales vers les hautes latitudes, a discuté le développement d'un réseau hydrographique lorsque l'eau se laisse tomber du ciel, mentionné l'altération des roches et leur lente transformation en sol qui permet le développement de la végétation, présenté l'impact énorme de la vie sur l'érosion des continents puis en contre-exemple illustré la puissance destructrice du chaos minéral qui s'installe parfois. Pour finir sont évoqués les cycles de Milankovitch qui rattachent les variations climatiques au balancement de la terre dans l'espace.
Cet étonnant détour par de nombreuses sciences généralement isolées entre elles vient de la lecture d'un opuscule de 80 pages écrit par Henri Erhart en 1956 dont il faut ici reproduire deux de ses conclusions pour essayer de rendre justice à sa vision pionnière par tant d'aspects.
"Pour terminer je voudrais attirer l'attention sur une comparaison, intéressante du point de vue philosophique, que l'on peut faire entre l'évolution simultanée des deux règnes de la nature. Evolution de la matière minérale et évolution biologique sont toutes deux les produits du Temps, mais une différence essentielle caractérise leur métamorphose. Le monde minéral évolue en cycles et revient toujours pareil à lui-même, tandis que les êtres organisés ne sont jamais revenus pareils à ceux qui les ont précédés. Sans cesse, le transformisme les conduit à de nouvelles formes et de nouvelles aptitudes". Et plus loin:
"(...) les données scientifiques rangées les unes à côté des autres me font penser à une installation électrique toute prête à fonctionner, mais dans laquelle la clef de contact, permettant le passage du courant, n'aurait jamais été manoeuvrée. Cette clef et son maniement, ce sont les quelques notions sur lesquelles j'ai basé toute ma théorie: rôle géochimique de la forêt tropicale humide et son rôle de filtre séparateur; Altération chimique décroissante et érosion de plus en plus intense pour les paysages privés de manteau végétal. Quand aux déductions que j'ai tirées de ces notions essentielles, elles se sont tout naturellement imposées à mon esprit par l'étude de la genèse des latérites que je poursuis depuis une trentaine d'années déjà. Avec la genèse de processus pédogénétiques d'intensité extrêmes qui ont pu s'accomplir pendant des durées géologiques. Il est impossible, pour celui qui raisonne en chimiste et en naturaliste, de passer à côté de phénomènes de cette importance sans penser aux répercussions stratigraphiques, pétrologiques et géochimiques qui doivent en résulter. (...) C'est ce que jai tenté de faire en me servant de la théorie bio-rhexistasique qui m'avait été suggérée par l'étude des latérites. " |
La prochaine section vous propose de découvrir la géomorphologie