Résumé :
Les scientifiques ont proposé un nouveau mécanisme pour expliquer comment les périodes glaciaires passées de la Terre se sont formées : le refroidissement des océans provoqué par l'expansion des calottes glaciaires de l'hémisphère nord peut être transmis à l'hémisphère sud par la circulation océanique mondiale, modifiant ainsi la circulation et les conditions de la glace de mer autour de l'Antarctique, permettant ainsi à davantage de dioxyde de carbone d'être stocké dans les profondeurs marines, favorisant ainsi un refroidissement supplémentaire du climat mondial. L’étude jette un nouvel éclairage sur les liens climatiques longtemps insaisissables entre les hémisphères nord et sud.
Cette étude a été menée par des chercheurs de l'Université de St. Andrews au Royaume-Uni et les résultats ont été publiés dans le Journal of Climate le 22 octobre 2026. La recherche se concentre sur une question scientifique de longue date : les scientifiques savent déjà que l'océan Austral joue un rôle important dans la régulation des concentrations atmosphériques de dioxyde de carbone, mais il y a un manque d'explications physiques claires sur la façon dont les immenses calottes glaciaires formées dans l'hémisphère nord affectent les océans entourant l'Antarctique à des milliers de kilomètres.
La Terre a connu de nombreuses périodes glaciaires au cours de sa longue histoire. Pendant ces périodes, les températures mondiales chutent et de vastes zones de l’hémisphère nord sont recouvertes de calottes glaciaires. Les changements dans l'orbite terrestre modifieront le rayonnement solaire reçu à différentes latitudes, créant des conditions propices à la formation et à l'expansion des calottes glaciaires ; dans le même temps, la concentration atmosphérique de dioxyde de carbone, la circulation océanique et la capacité de la glace et de la neige à réfléchir la lumière du soleil affecteront également le développement et la durée des périodes glaciaires. Les scientifiques pensent que ces facteurs n’agissent pas indépendamment, mais peuvent s’influencer mutuellement via une série de mécanismes de rétroaction.
Le mécanisme proposé par l'équipe de recherche commence dans les hautes latitudes de l'hémisphère nord. Lorsque les changements d’orbite refroidissent ces régions en été, des calottes glaciaires peuvent progressivement se former et s’étendre. Les grandes calottes glaciaires refroidiront les eaux voisines de l’Atlantique Nord et modifieront la structure de la température et la répartition de la densité de l’eau. Comme l’eau de mer participe au système de circulation océanique global, ce signal de refroidissement pourrait se propager progressivement vers le sud, affectant éventuellement l’océan Austral autour de l’Antarctique.
L'océan Austral constitue une partie importante du cycle du carbone terrestre. L’océan absorbe le dioxyde de carbone de l’atmosphère et en stocke une partie dans les profondeurs marines par le naufrage de l’eau de mer, la circulation des eaux profondes et d’autres processus physiques et biologiques. Si la circulation et les conditions des glaces de mer dans l’océan Austral changent, les échanges de carbone entre l’océan et l’atmosphère pourraient également changer, laissant davantage de dioxyde de carbone dans l’océan au lieu d’être rejeté dans l’atmosphère.
Le dioxyde de carbone atmosphérique est un gaz à effet de serre important, et des concentrations réduites réduisent la capacité de l'atmosphère à retenir la chaleur. Par conséquent, si l’expansion de la calotte glaciaire de l’hémisphère nord peut favoriser le stockage de davantage de carbone dans l’océan Austral par la circulation océanique, elle peut former un retour de refroidissement progressivement croissant : le refroidissement du nord favorise l’expansion de la calotte glaciaire, la calotte glaciaire affecte la circulation océanique, l’océan Austral absorbe et stocke davantage le dioxyde de carbone, et l’affaiblissement de l’effet de serre atmosphérique favorise un refroidissement global continu.
Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont effectué des simulations sur des modèles de climat océanique. Plutôt que de refroidir directement la planète entière, ils ont abaissé les températures uniquement dans les régions les plus septentrionales de l'océan pour simuler les effets de l'expansion d'une grande calotte glaciaire sur l'eau environnante. L’équipe de recherche a ensuite cherché à savoir si ce refroidissement localisé pouvait se transmettre à l’hémisphère sud par la circulation océanique et provoquer des changements bénéfiques au stockage du carbone océanique.
Les résultats de simulation montrent que le refroidissement des eaux des hautes latitudes de l'hémisphère nord peut à lui seul produire une réponse mondiale significative. Refroidir uniquement les océans du Nord entraînerait une réduction de 74 % du dioxyde de carbone atmosphérique par rapport à un scénario dans lequel les chercheurs refroidiraient simultanément la planète entière. Ce résultat suggère que le refroidissement local dans l’hémisphère Nord pourrait avoir des impacts considérables sur le cycle mondial du carbone grâce aux connexions océaniques à longue distance.
Les travaux fournissent une explication possible à deux phénomènes climatiques qui étaient auparavant difficiles à relier : l'expansion des calottes glaciaires dans l'hémisphère nord et une diminution du dioxyde de carbone atmosphérique déclenchée par des changements dans la circulation océanique dans l'hémisphère sud, a déclaré l'auteur principal Madison Shanker de l'École des sciences de la Terre et de l'environnement de l'Université de St Andrews. L’équipe de recherche a prouvé grâce à une simulation sur modèle que cette connexion est réalisable en termes de mécanisme physique.
Cependant, le chiffre de 74 % provient d'expériences modèles spécifiques et ne signifie pas que chaque expansion de la calotte glaciaire de l'hémisphère Nord dans l'histoire réelle entraînera nécessairement la même proportion de diminution du dioxyde de carbone. Ce que démontrent les résultats du modèle, c’est que ce mécanisme pourrait jouer un rôle important, plutôt que que sa contribution réelle à la formation de chaque période glaciaire ait été déterminée avec précision. Le système climatique réel de la Terre est également affecté par des facteurs tels que les champs de vent, l'étendue des glaces de mer, la salinité de l'eau de mer, l'activité de la vie marine et la localisation des continents.
L'importance de cette étude réside dans le fait de relier les processus climatiques dans les hémisphères nord et sud qui ont été étudiés relativement séparément dans le passé. Auparavant, lorsque les scientifiques expliquaient la diminution du dioxyde de carbone atmosphérique au cours des périodes glaciaires, ils se concentraient souvent sur les changements survenus dans l’océan autour de l’Antarctique. De nouvelles recherches suggèrent que l’océan Austral n’est pas un système climatique indépendant et que son état peut être affecté par les changements dans les calottes glaciaires et les océans jusqu’à l’hémisphère Nord.
Comprendre ce lien aidera non seulement à reconstruire l'histoire climatique passée de la Terre, mais pourrait également aider les scientifiques à améliorer les modèles climatiques. L’océan peut absorber, transporter et stocker de grandes quantités de carbone sur de longues périodes, et les changements dans sa circulation affecteront les concentrations atmosphériques de dioxyde de carbone et modifieront davantage les températures mondiales. Si les modèles pouvaient simuler ces processus avec plus de précision, ils pourraient mieux expliquer les transitions entre les périodes chaudes et glaciaires dans l'histoire de la Terre.
Bien sûr, le mécanisme naturel de la période glaciaire de la Terre dans le passé ne peut pas être directement assimilé à l'évolution du réchauffement climatique actuel. Les concentrations atmosphériques modernes de dioxyde de carbone sont considérablement affectées par la combustion de combustibles fossiles par l’homme et par les changements d’utilisation des terres, et la vitesse et les conditions de fond du changement climatique actuel sont également différentes de celles de nombreux scénarios paléoclimatiques. Les chercheurs doivent encore confirmer la force de ce lien entre les océans des hémisphères nord et sud à différentes époques historiques et le rôle qu’il pourrait jouer dans le changement climatique futur.
Dans l'ensemble, cette étude révèle un mécanisme de rétroaction transhémisphérique qui pourrait conduire la Terre dans une ère glaciaire : le refroidissement des océans provoqué par l'expansion de la calotte glaciaire de l'hémisphère nord peut affecter la capacité de stockage de carbone de l'océan Austral par la circulation mondiale, amplifiant ainsi le processus de refroidissement de l'ensemble du système terrestre. Il rappelle aux scientifiques que le climat de la Terre n'est pas déterminé par une seule région, mais par un système complexe et interconnecté d'atmosphère, d'océans, de calottes glaciaires et de cycles du carbone. Pour comprendre comment les périodes glaciaires ont commencé, il est nécessaire de retracer comment ces changements se sont transmis et se sont mutuellement renforcés dans la moitié du monde.
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