On sait depuis longtemps qu’il y a environ 400 000 ans, une grande partie du Groenland était dépourvue de glace. La toundra baignait dans la lumière du soleil sur les hautes terres du nord-ouest de l’île. On sait aussi qu’une forêt d’épicéas, bourdonnant d’insectes, couvrait la partie sud du Groenland. Le niveau de la mer dans le monde était alors beaucoup plus élevé qu’aujourd’hui, entre 6 et 12 mètres au-dessus du niveau actuel. Des terres qui abritent aujourd’hui des centaines de millions de personnes étaient sous l’eau.
Les scientifiques savaient depuis un certain temps que la calotte glaciaire du Groenland avait pratiquement disparu à un moment donné au cours du dernier million d’années, mais ils ne savaient pas précisément quand. Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Science, des scientifiques des universités du Vermont et de l’Utah ont déterminé cette date en analysant des carottes de sol gelé extraites d’une section d’un kilomètre d’épaisseur de la calotte glaciaire du Groenland.
L’histoire commence en juillet 1966 quand des scientifiques américains et des ingénieurs de l’armée américaine ont réussi, au bout de 6 années d’efforts, à forer la calotte glaciaire du Groenland. Le forage a eu lieu à Camp Century, une base militaire dans le nord-ouest du pays, dotée d’une série de tunnels creusés dans la calotte glaciaire. Le site de forage se trouvait à 220 km de la côte et reposait sur 1370 mètres de glace. Une fois atteint le soubassement rocheux, l’équipe a continué à forer 3,60 mètres supplémentaires.
En 1969, le travail d’un géophysicien sur la carotte de glace de Camp Century a montré pour la première fois que le climat de la Terre avait radicalement changé au cours des 125 000 dernières années. Des périodes glaciaires froides prolongées avaient alterné avec des périodes interglaciaires chaudes, avec fonte de la glace et hausse du niveau de la mer, et inondations de zones côtières dans le monde entier.
Pendant près de 30 ans, les scientifiques ont prêté peu d’attention aux 3,60 mètres de sol gelé de Camp Century. Une étude avait analysé les galets dans la carotte pour comprendre le substrat rocheux sous la calotte glaciaire. Une autre avait montré que le sol gelé conservait la preuve d’une époque plus chaude qu’aujourd’hui. Toutefois, sans aucun moyen de dater ces matériaux, peu de gens ont prêté attention à ces études.

Dans les années 1990, la carotte de sol gelé prélevée à Camp Century a disparu.
Il y a quelques années, des scientifiques danois l’ont retrouvée au fond d’un congélateur de Copenhague. Ils ont alors formé une équipe internationale pour analyser cette archive climatique unique.

Dans la partie supérieure de l’échantillon, les chercheurs ont trouvé des plantes fossilisées parfaitement préservées, preuve irréfutable que la terre en dessous de Camp Century, avait été libre de glace à une certaine époque, mais on ne savait pas quand.
Avec des échantillons prélevés au centre de la carotte de sédiments et analysés dans l’obscurité afin que le matériau conserve une mémoire précise de sa dernière exposition au soleil, les observations ont révélé que la calotte glaciaire couvrant le nord-ouest du Groenland – elle fait près de 1,6 km d’épaisseur aujourd’hui – avait disparu pendant la période chaude connue des climatologues sous le nom de Marine Isotope Stage 11, ou MIS 11, il y a entre 424 000 et 374 000 ans.
Pour déterminer plus précisément quand la calotte glaciaire avait fondu, l’un des chercheurs a utilisé la datation par luminescence. Au fil du temps, les minéraux accumulent de l’énergie lorsque des éléments radioactifs comme l’uranium, le thorium et le potassium se désintègrent et libèrent des radiations. Plus le sédiment est enfoui longtemps, plus le rayonnement s’accumule sous forme d’électrons piégés. Dans le laboratoire, les instruments mesurent de minuscules particules d’énergie, libérés sous forme de lumière par ces minéraux. Ce signal peut être utilisé pour calculer combien de temps les grains ont été enterrés puisque la dernière exposition au soleil aurait libéré l’énergie piégée.
Les modèles de calotte glaciaire obtenus grâce à ces expériences montrent que la calotte glaciaire du Groenland a probablement rétréci considérablement à cette époque. Au minimum, les scientifiques pensent que la bordure de glace s’est retirée de dizaines à centaines de kilomètres autour d’une grande partie de l’île au cours de cette période. L’eau de fonte a fait s’élever le niveau de la mer dans le monde d’au moins 1,50 mètre et peut-être même 6 mètres par rapport à aujourd’hui.

L’ancien sol gelé sous la calotte glaciaire du Groenland donne de bonnes indications sur les problèmes qui nous attendent. Pendant l’interglaciaire MIS 11, la Terre était chaude et les calottes glaciaires se limitaient aux hautes latitudes, un peu comme aujourd’hui. Le niveau de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère est resté entre 265 et 280 parties par million (ppm) pendant environ 30 000 ans. Le MIS 11 a duré plus longtemps que la plupart des interglaciaires en raison de l’impact de la forme de l’orbite terrestre autour du soleil et son effet sur le rayonnement solaire atteignant l’Arctique. Au cours de ces 30 millénaires, le niveau de dioxyde de carbone a provoqué un réchauffement suffisant pour faire fondre une grande partie de la glace du Groenland.
Aujourd’hui, notre atmosphère contient 1,5 fois plus de dioxyde de carbone qu’au MIS 11, soit environ 420 parties par million, une concentration qui augmente chaque année. Le dioxyde de carbone emprisonne la chaleur et réchauffe la planète. Une trop grande quantité dans l’atmosphère augmente la température globale, comme on peut le constater actuellement.
Au cours de la dernière décennie, alors que les émissions de gaz à effet de serre continuaient d’augmenter, nous avons connu les huit années les plus chaudes jamais enregistrées. Juillet 2023 a vu la semaine la plus chaude jamais enregistrée. Une telle chaleur fait fondre les calottes glaciaires et réduit l’albédo, la faculté de la glace à réfléchir la lumière du soleil.
Comme je l’ai écrit dans des notes précédentes, même si nous arrêtions soudainement de brûler des combustibles fossiles, le niveau de dioxyde de carbone dans l’atmosphère resterait élevé pendant des siècles, voire des millénaires. En effet, il faut beaucoup de temps au dioxyde de carbone pour être absorbé par les sols, les plantes, l’océan et les roches. Nous créons des conditions propices à une très longue période de chaleur, tout comme lors du MIS 11.
Nos efforts pour réduire les émissions de carbone et séquestrer le carbone qui est déjà dans l’atmosphère augmenteront les chances de survie d’une plus grande partie de la glace du Groenland. Si nous ne faisons pas ces efforts, nous serons confrontés à un monde qui pourrait ressembler beaucoup au MIS 11, ou même être plus extrême : une Terre chaude, des calottes glaciaires qui disparaissent, le niveau de la mer qui monte et des vagues qui viennent déferler sur Miami, Mumbai et Venise.
Source : The Conversation, Yahoo Actualités,

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It has been known for quite a long time that about 400,000 years ago, large parts of Greenland were ice-free. The tundra basked in the Sun’s rays on the island’s northwest highlands. Evidence suggests that a forest of spruce trees, buzzing with insects, covered the southern part of Greenland. Global sea level was much higher then, between 6 and 12 meters above today’s levels. Around the world, land that today is home to hundreds of millions of people was under water.

Scientists have known for some time that the Greenland ice sheet had mostly disappeared at some point in the past million years, but not precisely when. In a new study in the journal Science, scientists from the Vermont and Utah universities determined the date, using frozen soil extracted from beneath a one kilometer-thick section of the Greenland ice sheet.

In July 1966, American scientists and U.S. Army engineers completed a six-year effort to drill through the Greenland ice sheet. The drilling took place at Camp Century, a military base in the northwestern part of the country, made up of a series of tunnels dug into the Greenland ice sheet. The drill site was 220 km from the coast and underlain by 1370 meters of ice. Once they reached the bottom of the ice, the team kept drilling 3.6 more meters into the frozen, rocky soil below.

In 1969, a geophysicist’s analysis of the ice core from Camp Century revealed for the first time the details of how Earth’s climate had changed dramatically over the last 125,000 years. Extended cold glacial periods when the ice expanded quickly gave way to warm interglacial periods when the ice melted and sea level rose, flooding coastal areas around the world.

For nearly 30 years, scientists paid little attention to the 3.6 meters of frozen soil from Camp Century. One study analyzed the pebbles to understand the bedrock beneath the ice sheet. Another suggested that the frozen soil preserved evidence of a time warmer than today. But with no way to date the material, few people paid attention to these studies. By the 1990s, the frozen soil core had vanished.

Several years ago, Danish scientists found the lost soil buried deep in a Copenhagen freezer, and they formed an international team to analyze this unique frozen climate archive. In the uppermost sample, they found perfectly preserved fossil plants, proof positive that the land far below Camp Century had been ice-free some time in the past, but when?

Using samples cut from the center of the sediment core and analyzed in the dark so that the material retained an accurate memory of its last exposure to sunlight, observations revealed that the ice sheet covering northwest Greenland – nearly 1.6 km thick today – vanished during the extended natural warm period known to climate scientists as Marine Isotope Stage 11, or MIS 11, between 424,000 and 374,000 years ago.

To determine more precisely when the ice sheet melted away, one of the researchers used a technique known as luminescence dating. Over time, minerals accumulate energy as radioactive elements like uranium, thorium, and potassium decay and release radiation. The longer the sediment is buried, the more radiation accumulates as trapped electrons. In the lab, specialized instruments measure tiny bits of energy, released as light from those minerals. That signal can be used to calculate how long the grains were buried, since the last exposure to sunlight would have released the trapped energy.

The ice sheet models obtained through the experiments show that Greenland’s ice sheet must have shrunk significantly then. At minimum, the edge of the ice retreated tens to hundreds of kilometers around much of the island during that period. Water from that melting ice raised global sea level at least 1.50 meters and perhaps as much as 6 meters compared to today.

The ancient frozen soil from beneath Greenland’s ice sheet warns of trouble ahead. During the MIS 11 interglacial, Earth was warm and ice sheets were restricted to the high latitudes, a lot like today. Carbon dioxide levels in the atmosphere remained between 265 and 280 parts per million for about 30,000 years. MIS 11 lasted longer than most interglacials because of the impact of the shape of Earth’s orbit around the sun on solar radiation reaching the Arctic. Over these 30 millennia, that level of carbon dioxide triggered enough warming to melt much of the Greenland’s ice.

Today, our atmosphere contains 1.5 times more carbon dioxide than it did at MIS 11, around 420 parts per million, a concentration that has risen each year. Carbon dioxide traps heat, warming the planet. Too much of it in the atmosphere raises the global temperature, as the world is seeing now.

Over the past decade, as greenhouse gas emissions continued to rise, humans experienced the eight warmest years on record. July 2023 saw the hottest week on record, based on preliminary data. Such heat melts ice sheets, and the loss of ice further warms the planet as dark rock soaks up sunlight that bright white ice and snow once reflected.

As I put it in previous posts, even if everyone stopped burning fossil fuels tomorrow, carbon dioxide levels in the atmosphere would remain elevated for hundreds and even thousands of years. Indeed, it takes a long time for carbon dioxide to move into soils, plants, the ocean and rocks. We are creating conditions conducive to a very long period of warmth, just like MIS 11.

Everything we can do to reduce carbon emissions and sequester carbon that is already in the atmosphere will increase the chances that more of Greenland’s ice survives. The alternative is a world that could look a lot like MIS 11, or even more extreme: a warm Earth, shrinking ice sheets, rising sea level, and waves rolling over Miami, Mumbai and Venice.

Source : The Conversation, Yahoo News,

 

Evolution des concentrations de CO2, avec leur accélération au cours des dernières décennies.

La calotte glaciaire du Groenland réussira-t-elle à survivre aux assauts du réchauffement climatique ? (Photo : C. Grandpey)