lundi 4 mars 2019

Climats

LES CAUSES DES GLACIATIONS ET DES PERIODES CHAUDES
(Extrait de climatologie.free)

Les causes des glaciations et périodes chaudes résident à la fois dans l'astronomie et la géophysique :

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La Tamise gelée en 1677.

On songe en premier lieu à l’environnement de la Terre, c’est-à-dire ses relations avec le Soleil.

Représentation artistique de l'englacement lors du Dernier Maximum Glaciaire (DMG) selon Ice age terrestrial carbon changes revisited de Thomas J. Crowley1.

En effet, notre étoile évolue et son activité fait varier sa luminosité, ce qui affecte directement la température de notre planète.

Il y a 400 millions d’années, la constante solaire était inférieure à sa valeur actuelle de 4.%.
Or, nous ne connaissons pas l’importance relative de l’activité solaire par rapport à une variation de CO2.
Certains modèles doivent surestimer la constante solaire.
Pour d’autres, ce serait l’inverse.


Capsule vidéo reprenant les notions des cycles de Milankovitch vues en classe de Terminale S Spécialité. On y explique comment des facteurs astronomiques influencent les climats terrestres.

La réponse du climat aux variations astronomiques est complexe : on doit aussi prendre en compte les multiples interactions non linéaires qui interviennent entre l'atmosphère, les glaces, l'océan, la terre et même la biosphère (l'ensemble des organismes vivants).

Par le passé, la Terre a déjà connu des changements climatiques. Certains s'expliquent par des perturbations astronomiques en apparence minuscules : les cycles de Milankovitch.

La dynamique des immenses calottes glaciaires entre en jeu de plusieurs façons.
Une fois présentes, les calottes de glace tendent à s'étaler et intensifient le refroidissement de la surface de la Terre.
Un glacier déforme également le socle rocheux sur lequel il repose.

Cycles Glaciaires-Interglaciaires du Pléistocène illustrés par les variations du carbone atmosphérique mesurées dans les carottages glaciaires (subdivisions nord-américaines et européennes et tentative de corrélations)

Par sa lenteur, ce processus de réajustement isostatique engendre une dissymétrie entre les phases d'accumulation et de fonte des calottes.
Il favorise l'accumulation de glace en tant que l'enfoncement du socle n'est pas significatif, mais, au contraire, accélère la fonte dès qu'une baisse notable de l'altitude de la calotte se produit.

Les médias, sous la pression des politiques et des milieux d'affaires, s'entendent pour faire croire à la théorie d'un réchauffement climatique d'origine humaine, une théorie anthropocentriste qui a des airs de "le soleil tourne autour de la terre" hihihi - Et si c'était simplement les cycles solaires qui déterminent les cycles de réchauffement/glaciation

D'après Milutin Milankovitch, qui développa cette théorie dans les années 1920, lorsque l'ensoleillement reçu pendant l'été sous les hautes latitudes de l'hémisphère Nord diminue, la neige tombée en hiver ne fond plus complètement pendant l'été et commence à s'accumuler.
Or la neige réfléchit fortement le rayonnement solaire, ce qui tend à accentuer le refroidissement et permet d'enclencher une glaciation.

Sans compter que dans ce flou climatique, la Terre a aussi son mot à dire.

Minimum (Interglaciaire, en noir) et maximum (Glaciaire, en gris) pour les dernières glaciations (quaternaires) de l'hémisphère Nord.

LA VARIATION DE TROIS PARAMETRES

Milankovitch, étudiant à Vienne, vers 1900

Le mouvement de la Terre a aussi beaucoup d'influences sur le climat. L'astronome serbe nommé Milutin Milankovitch a démontré entre 1920 et 1941 que la Terre subit trois variations et qu'elles sont les causes des glaciations et périodes chaudes :

Étendue des calottes et inlandsis de l'hémisphère Nord lors du Dernier Maximum Glaciaire (le trait de côte ne correspond pas au niveau des mers d'il y a 22-18000 ans, 120 m plus bas en moyenne).

La Précession des équinoxes et du Périhélie
Deux paramètres orbitaux interviennent en même temps pour expliquer les variations des saisons.

La Précession des équinoxes

L'axe de rotation de la Terre qui est incliné de 23,27° justifie l'existence des différentes saisons.
Mais son axe varie au cour du temps, il décrit un cône en 25.868 années : les saisons se déplacent sur l'orbite terrestre.
Ce mouvement, appelé précession axiale, est dû à l'attraction combinée du Soleil et de la Lune sur le bourrelet équatorial.

L'obliquité de la Terre

Grâce à notre satellite l'échéance de la variation de l'axe de rotation est plus lente et permet d'y avoir la vie sur notre planète.
Donc sans la Lune l'axe de la Terre décrirait un cône en même pas 10.000 ans ce qui aurait des effets sur le climat.


Actuellement l'axe de rotation de la Terre est dirigé vers l'étoile polaire de la constellation de la Petite Ours mais dans 12.934 ans elle sera dirigée vers l'étoile Véga de la constellation de la Lyre et 12.934 ans plus tard l'axe de la Terre serra de nouveau pointée vers l'étoile polaire.

Dans l'hémisphère Nord, la distance au Soleil est minimale en hiver et maximale en été, et inversement dans l'hémisphère Sud.
Nous sommes dans une situation qui adoucit les hivers et refroidit les étés de l'hémisphère Nord, alors qu'elle accroît les contrastes saisonniers de l'hémisphère Sud.

Au contraire, il y a environ 10.000 ans, la Terre passait par le point le plus proche du Soleil au moment du solstice d'été boréal et non au solstice d'hiver comme de nos jours.
 L'hémisphère Nord recevait alors plus d'énergie solaire en été et moins en hiver.

A la précession des équinoxes se superposent des ondulations mises en évidences en 1748 par James Bradley, nommées la nutation.
Cette dernière est un léger mouvement d'oscillation de l'axe de la Terre causé par l’évolution de l'orbite de la Lune, perturbée par le Soleil, autour de la Terre.

Ce mouvement parcourt un tracé en boucle sur la trajectoire de précession dont chaque oscillation est d'une période de 18,6 ans.
Cela représente un faible basculement de l'axe des pôles d'un maximum de 0,0025° (9,21") dans un intervalle de temps de 18,6 ans.

En plus de ceci, l’axe de rotation terrestre varie aussi dans un repère lié à la planète elle-même et non au Soleil et à la Lune.
Les composantes principales des variations observées sont :

- une oscillation annuelle, forcée par les variations saisonnières de la pression atmosphérique et océanique.

- une oscillation d'une trajectoire complexe que le pôle Nord décrit à la surface du globe appelée : Polhodie ou mouvement de Chandler.

La polhodie est un mouvement propre dû à la forme ellipsoïdale du globe de 430 jours et une amplitude de l'ordre de 10 m, dont l’excitation est liée à des mouvements internes du magma et non à l’action de la Lune et du Soleil comme pour la nutation et la précession.

- Une variation due à la dérive du continent canadien.

Schéma de l'orbite de la Terre. La forme elliptique est ici fortement exagérée.
Gothika (original image) Belg4mit (corrections) Simon Villeneuve (translation) Whidou (correction of various SVG bugs)

La Précession du Périhélie

Par rapport aux étoiles, l'orbite terrestre elliptique effectue une rotation (la précession du périhélie).
Ceci, modifie le mois de l'année à laquelle la Terre est au périhélie c'est à dire quand la Terre est au plus proche du Soleil.
Ceci est aussi dû à l'attraction des planètes, du Soleil et de la Lune.

L'obliquité

L'axe de rotation de la Terre est actuellement incliné de 23°27'.
Mais elle varie entre 21°59' et 24°50' sur une période 41_000 années.

Cette fluctuation agit sur la répartition de l'énergie reçue aux différentes latitudes suivant les saisons, en particulier la durée de la nuit polaire aux latitudes les plus élevées.
Quand l'obliquité atteint 24°50' cela entraîne des hivers rigoureux aux latitudes moyennes.
Mais lorsque l'obliquité est moins importante ça favorise les glaciations et inverse lorsqu'elle est plus importante.

La variation de l'orbite terrestre

La masse du Soleil commande le mouvement de la Terre dans l'espace, mais la présence des autres planètes (surtout Jupiter) du Système Solaire perturbe ce mouvement et entraîne des variations à long terme des paramètres de l'orbite de la Terre.
 L'excentricité qui est de 0,02, mesure l'écart entre l'orbite terrestre et un cercle parfait. Il varie entre 0 et 0,07.
Sa période varie selon une période 400_000 ans et une de 100_000 ans.

Vue d'artiste de la rotation de la Terre et de la révolution de cette dernière autour du Soleil. Le dessin n'est pas à l'échelle.
Tauʻolunga

Donc le flux global du rayonnement qu'elle reçoit du Soleil varie, suivant sa répartition dans l'espace et le temps.

L'astronome Serbe Milutin Milankovitch a démontré entre 1920 et 1941 que toutes ces variations sont la cause des glaciations que la Terre a subit.

La dernière grande glaciation a connu son maximum il y a 22.000 ans, les températures étaient inférieures d'environ six degrés à celles actuelles et on peut s'attendre à un retour de la glace dans plusieurs dizaines de milliers d'années.

L'HISTOIRE ET LE CLIMAT

60.000 ans avant J-C il faisait 5°C de moins que maintenant avec des hivers très froids et des étés variables.

L'homme de Neandertal qui était robuste, résistait du froid avec le feu... et régnait sur l'Europe.

Puis né en Afrique voilà qu'il y a 45.000 ans avant J-C l'homo sapiens a remonté vers l'Europe, l'Inde et l'Amérique du Nord.

Il y a 24.000 ans l'homme de Neandertal s'éteint dans la région de Gibraltar.

Il y a 14.000 ans l'homo sapiens s'adapta au froid de la dernière glaciation.

A l'Age de la Pierre, les conditions environnementales sont devenues bonnes permettant l'agriculture pour l'homme.

Des maisons ont été construites pour la premières fois ainsi que de la main d'œuvre, l'élevage ont commencé,...
En Orient, 8 000 ans avant J-C des villages plus des villes ont été construites comme Jéricho la plus ancienne ville.

Mais 8 200 ans avant J-C une catastrophe c'est préparée en Amérique du Nord. Avec les températures chaudes, la fonte des calottes polaires et glaciers a entraîné un immense lac d'une surface de 440.000 km2 et donc la barrière de glace du Lac Agassiz céda sous la pression.

Toute cette eau douce perturba les courants marins dont le Gulf Stream.
Ce qui influençant le climat de l'Est du bassin Méditerranéen qui est devenu plus froid et sec.
Des milliers de réfugiés climatiques fuirent la région vers l'Europe.

L'eau est montée d'environ 1 à 4 m se qui a englouti des colonies installées sur les cotes et le delta jusqu'à 6 000 AV J-C.

Le Sahara qui était vert et habité à cette période mais le désert s'est formé au fur et à mesure à cause de l'évolution de l'inclinaison de la Terre et donc 3500 ans avant J-C aussi bien le Sahara que le Namib,... sont devenus des déserts.

Alors des milliers d'hommes ont été contrains de quitter leurs habitats pour trouver un environnement plus clément.
Les réfugiés climatiques ont convergé vers une région verdoyante au Nord-est de l'Afrique le long du Nil.

Suite aux crues du Nil l'agriculture fut possible en Égypte et donc ce qui permis l'économie dans ce pays.

Alors environ 3150 ans avant J-C en peu de temps des villes et villages se sont construits puis des colonies se sont unies pour former des royaumes lors de la civilisation égyptienne pendant 2000 ans lors de l'Age de Bronze (environ 3000 à 1000 ans avant J-C).

Les égyptiens ne furent pas les seuls à bénéficier du climat propice de cette période puisque entre 20 et 40° de latitude en Mésopotamie, en Perse, dans le Nord de l'Inde, en Chine, au Mexique, au Pérou ainsi qu'en Méditerranées (les peuples mycéniens, minoennes,...) il a été retrouvé des traces de cultures avancées.

1200 ans avant J-C (fin de l'Age de Bronze) la sécheresse et une baisse des températures sont arrivées dans le bassin méditerranéen.
Les champs ne pouvaient plus être cultivés,... les sols ne pouvaient plus produire.
Ce qui déclencha des attaques de civilisations.

Puis vers 525 ans avant J-C des navigateurs ont semé la terreur dans le bassin égéen.
Ce fut les Perses venant des plaines du sud de la Russie qui auraient migré vers l'Égypte où la vie était meilleure.

Suite à ceci l'empire égyptien s'effondra.

Il fallut attendre environ 900 ans avant que le climat ne redevienne clément.
Donc environ 300 ans après J-C une nouvelle phase de climat propice s'installa.

Sous le fait des précipitations les champs ont été de nouveau cultivés.
Alors l'empire Rome naissait. 100 ans après J-C où il faisait 2°C de plus que le siècle précédent pendant 300 ans le climat fut propice ce qui offrait une phase de stabilité et une croissance au peuple.

Ces quelques degrés de plus firent fondre les glaciers des Alpes et donc les cols des montagnes se découvrirent se qui permis à l'empire du Tibre à avancer jusqu'à l'Écosse 71 ans après J-C.
 221 ans après J-C la Chine est devenue un empire et comme Rome elle mena une vaste expansion. Fin de la construction de la muraille de Chine.

A partir de 250-300 ans après J-C les températures chutèrent et le temps est devenu plus sec se qui entraina la migration des barbares, l'empire germanique, qui vers 406 ans après J-C les températures bien froides leurs permirent de traverser le Rhin qui était bien gelé et provoqua la chute de l’Empire romaine d'Occident.

Commencement  du Moyen-âge ou l'Époque médiévale.

Au début de l'année 536 l'explosion volcanique du Ilopango en Amérique central assombrir le ciel et refroidir le globe pendant 18 mois.
Les récoltes cessèrent, la famine s'installa et les épidémies de la peste firent des ravages.
Mais les régions équatoriales profitèrent des précipitations...

Ces conditions idéales permirent à certains peuples d'accéder à la prospérité et à la puissance.
Les mayas ont atteint leur apogée entre 250 et 900 ans après J-C.

Puis vers la fin de 800 voir vers 1000 ans après J-C l'équateur s'est asséché et les températures ont grimpé.
L'activité du Soleil en serrait la cause.

Avec la fonte de la banquise de l'Arctique à la fin de 800 ans après J-C un peuple de guerrier de pillard des côtes de la Scandinave marquait le début de l'ère des vikings. 985 ans après J-C ils ont atteint le Groenland où ils s'installèrent.

Vers 1000 ans après J-C Leif Erikon a atteint Terre-Neuve.

En Europe les températures idéales permirent aux peuples de se développer. Mais vers la moitié du 13ème siècles les températures ont baissé avec une succession d'éruptions volcaniques (le Samalas en 1258, le Kuwae en 1452,...) ainsi que progressivement la baisse de l'activité solaire. Ce qui provoqua des retombés climatiques pendant près de 500 ans.

Au début du 15ème siècles toute l'Europe se trouva dans la glace, ce fut le "Petit Age de Glace". Ce qui entraina la crise politique partout en Europe, des troubles ont éclaté se qui a entrainé la guerre de 30 ans.

Puis le climat a commencé se radoucir dès le 18ème siècles jusqu'à nos jours.












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