Quand les volcans commandent aux océans

En 1991, l’éruption du Pinatubo, aux Philippines, a projeté plus de dix kilomètres cube de cendres dans l’atmosphère. C’est l’une des plus importantes éruptions du XXe siècle. © USGS

Sur les côtes islandaises certains mollusques bivalves, les quahogs, sont plusieurs fois centenaires.

Ces petits animaux ont été témoins de bien grandes choses : rien de moins que des variations des courants océaniques qui parcourent l’Atlantique Nord. C’est en combinant l’analyse de leurs coquilles avec l’observation de carottes de glace groenlandaises, des mesures de salinité des océans et des simulations numériques, que Didier Swingedouw, de l’Université de Bordeaux, et ses collègues sont arrivés à la conclusion que les éruptions volcaniques importantes, du type de celle du Pinatubo en 1991, modifient durablement les courants océaniques, et par là le climat.

Le Nord de l’océan Atlantique est le siège d’un gigantesque tapis roulant

La circulation thermohaline, à laquelle participe le Gulf Stream. L’eau remonte depuis les tropiques jusqu’aux hautes latitudes, où, devenue plus froide et plus dense, elle plonge puis parcourt le trajet inverse en profondeur.

Elle transporte ainsi la chaleur tropicale vers le Nord, contribuant notamment à adoucir le climat de l’Europe. Or en certains endroits, les températures océaniques de surface semblent monter et descendre sur un rythme pluriannuel, signe de variations de la circulation thermohaline.

D’où viennent ces variations ?

Elles ne semblent pas dues aux fluctuations de l’activité solaire, trop faibles pour avoir une telle influence, ni aux émissions humaines de gaz à effet de serre, qui se traduiraient plutôt par un ralentissement constant de la circulation thermohaline.

Les chercheurs soupçonnaient une influence des éruptions volcaniques

Quand elles sont assez importantes, celles-ci projettent dans la haute atmosphère une grande quantité de poussières, qui réfléchissent la lumière du soleil vers l’espace et refroidissent le climat.

Ce refroidissement ne dure que deux à trois ans (le temps que les poussières retombent) mais il pourrait faire baisser la température de l’océan en surface, et ainsi influer sur les courants sur une durée bien plus longue.

Pour tester leur hypothèse, les climatologues se sont penchés sur les variations récentes de la salinité à la surface de l’océan, fournies par des mesures et des simulations numériques.

La salinité est l’un des moteurs de la circulation thermohaline (terme d’ailleurs forgé sur le mot grec halinos, sel), car plus elle est élevée, plus les eaux de surface deviennent denses et coulent vers le fond.

On arrive alors à reconstituer les fluctuations de cette circulation à partir de celles de la salinité

Les chercheurs ont ainsi montré que chaque éruption majeure déclenche un cycle qui démarre 15 ans plus tard (le temps que le refroidissement du climat affecte les eaux de surface, puis les courants) : la circulation thermohaline accélère alors pendant 10 ans, puis ralentit les 10 années suivantes, avant que le cycle ne recommence.

Ces cycles s’amortissent peu à peu et disparaissent en un siècle environ. Ils sont parfois difficiles à détecter car ceux déclenchés par deux éruptions successives peuvent interférer.

Pour confirmer leur existence

Les chercheurs ont reconstitué les fluctuations de la circulation thermohaline sur les 1000 dernières années à partir de deux sources : des carottes de glace prélevées au Groënland (on déduit de leur composition chimique la température de l’air, puis celle de la mer proche, qui lui est directement liée) et des quahogs nordiques ramassés en Islande (leur croissance dépend de la température et de l’intensité des courants).

Ils ont ainsi mis en évidence des cycles similaires après plusieurs éruptions majeures

Notons cependant que les éruptions les plus importantes ont des effets différents : celle du Tambora (un volcan indonésien) en 1815, qui aurait projeté dix fois plus de poussières dans l’atmosphère que celle du Pinatubo, a par exemple provoqué un tel refroidissement qu’une couche de glace a recouvert une grande partie de l’Atlantique Nord.

La perturbation des courants océaniques par les volcans n'est pas sans conséquence : la circulation thermohaline a de multiples influences climatiques locales, notamment sur les précipitations dans la zone sahélienne, sur les étés en en Europe ou sur les cyclones en Amérique.

Mieux comprendre ses variations sera donc une des clefs pour prédire les évolutions du climat.

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