​​Carottes de glace : les limites d'une méthode historique

Depuis les années 1950, les scientifiques utilisent la composition isotopique de l'eau dans les carottes de glace comme un « paléothermomètre » pour reconstituer les températures passées. Cependant, cette méthode s'est heurtée à un défi récurrent : la relation entre isotopes et température n'est ni uniforme dans l'espace, ni stable dans le temps. La corrélation observée entre sites distincts diffère significativement de celle mesurée sur un même site au fil du temps, rendant les reconstructions complexes. Cette incohérence complique la reconstruction des climats anciens à partir des carottes de glace. La situation est d'autant plus complexe que les pentes spatiales et temporelles sont calculées à partir de méthodes observationnelles radicalement différentes.

Percer les mécanismes de la vapeur d'eau antarctique par la spectroscopie infrarouge

Grâce à de nouveaux instruments de spectroscopie infrarouge, les chercheurs ont mesuré en temps réel les isotopes de la vapeur d'eau lors d'une traversée de 3 500 km en Antarctique de l'Est. En combinant ces nouvelles données avec celles de stations fixes (mesurant la vapeur, les précipitations et la composition isotopique de surface) et des simulations de modèles climatiques, ils ont révélé les mécanismes physiques sous-jacents aux variations des relations isotope-température.

L'influence décisive du transport atmosphérique

L'étude montre que les différences entre les relations spatiales et temporelles isotope-température sont gouvernées par la circulation atmosphérique à grande échelle et le transport des masses d'air humide. Lorsque les masses d'air se déplacent des côtes vers l'intérieur de l'Antarctique, l'humidité subit une distillation qui modifie sa composition isotopique. Ce processus est plus marqué dans l'espace que dans le temps. L'équipe a élaboré un cadre conceptuel intégrant les trajectoires caractéristiques de l'humidité, depuis les basses latitudes vers les pôles. Ce sont ces trajectoires distinctes, et le fait qu'elles intersectent des altitudes variables sur le plateau antarctique, qui expliquent pourquoi la relation isotope-température diffère selon qu'elle est spatiale ou temporelle.

Une avancée majeure en paléoclimatologie

En résolvant l'incohérence de longue date du paléothermomètre isotopique, les scientifiques peuvent désormais reconstituer les températures passées à partir des carottes glaciaires avec une précision inédite. Cette étape est cruciale pour comprendre l'histoire climatique de la Terre, y compris les périodes glaciaires et interglaciaires, et pour affiner les prédictions du changement climatique futur.

Chercheur au CNRS et auteur principal de l'étude, le Dr Casado souligne l'importance de ces travaux : « Depuis 70 ans, nous savions que le paléothermomètre isotopique était incohérent, mais nous n'en comprenions pas pleinement les raisons. Avec cette étude, nous avons enfin 'réparé' le thermomètre. Notre cadre permet d'interpréter les enregistrements glaciaires avec une confiance accrue, ouvrant de nouvelles perspectives pour appréhender le rôle de l'Antarctique dans le changement climatique global. »