“paleoclimatique_t2” — 2013/10/24 — 11:38 — page 264 — #287
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Paléoclimatologie
l’obliquité, comme celle de la précession, sont donc sujettes à caution lorsque
l’on extrapole les calculs dans le passé ou le futur lointain.
Aujourd’hui, l’obliquité est de 23
◦ 27
, ce qui définit la latitude des cercles
polaires (67
◦ 33
nord et sud) et des tropiques (23
◦ 27
nord et sud). Cette
valeur oscille entre des extrêmes de l’ordre de 21,9
◦ et 24,5
◦ , avec une pseudopériodicité de l’ordre de 41 000 ans. On comprend aisément que tout changement d’obliquité aura des conséquences climatiques en modifiant l’étendue
des domaines polaires et tropicaux. Ainsi, sur l’île de Taïwan, dans le comté
de Chiayi (Jia-Yi), il existe depuis près d’un siècle un monument qui marque
le tropique du Cancer. Mais la diminution actuelle de l’obliquité, au rythme
de 0,46 seconde d’arc par an se traduit par un déplacement des tropiques de
14,4 m chaque année, soit 4 cm par jour et donc plus d’un kilomètre depuis
l’érection du premier monument. . . Les Taïwanais ont donc construit régulièrement de nouveaux monuments pour suivre le mouvement vers le sud du
tropique du Cancer.
Si la moyenne globale du rayonnement incident est inchangée, sa répartition géographique dépend de l’obliquité. Plus précisément, si l’on calcule la
moyenne annuelle du rayonnement solaire incident, on s’aperçoit que celle-ci
dépend essentiellement de l’obliquité, et dans une faible mesure, de l’excentricité comme cela est mentionnée plus haut. Une augmentation de l’obliquité
ε se traduit par une augmentation de l’insolation aux hautes latitudes et par
une diminution dans les tropiques. Au pôle (Nord ou Sud) et à l’équateur, on
calcule :
W Année (pôle) =
S
π
√
1 − e 2
sin ε ; W Année (équateur) =
2 S
π 2
√
1 − e 2
E(sin ε)
où E(x) = E(π/2, x) est l’intégrale elliptique complète du second type.
Pour une excentricité e nulle, lorsque ε passe de 21,9
◦ à 24,5
◦ , on obtient
pour W Année (pôle) des changements de l’ordre de 1 %, soit 18 W/m
2 , et
pour W Année (équateur) des changements de l’ordre de 0,4 %, soit 5 W/m
2 .
On peut noter au passage, que pour des obliquités très importantes (pour
π sin ε > 2 E(sin ε), c’est-à-dire pour ε > ε c = 53,896
◦ ), les pôles reçoivent en
moyenne annuelle plus d’énergie que l’équateur. C’est actuellement le cas sur
les planètes Uranus et Pluton.
Par ailleurs, le phénomène des saisons est directement lié à l’obliquité, et
il sera d’autant plus marqué que l’obliquité sera grande. Par exemple, pour
une orbite circulaire (e = 0), on obtient l’expression de l’insolation journalière
aux pôles durant les solstices :
W été (pôle) = S sin ε ; W hiver (pôle) = 0.
Si l’insolation au solstice d’hiver reste nulle, celle du solstice d’été va pouvoir
varier entre W été (pôle) = 0,373 S et W été (pôle) = 0,415 S, lorsque ε passe
de 21,9
◦ à 24,5
◦ , soit une augmentation de l’ordre de 4 %, c’est-à-dire plus
de 50 W/m
2 . C’est loin d’être négligeable. Par ailleurs, il est essentiel de
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Paléoclimatologie
l’obliquité, comme celle de la précession, sont donc sujettes à caution lorsque
l’on extrapole les calculs dans le passé ou le futur lointain.
Aujourd’hui, l’obliquité est de 23
◦ 27
, ce qui définit la latitude des cercles
polaires (67
◦ 33
nord et sud) et des tropiques (23
◦ 27
nord et sud). Cette
valeur oscille entre des extrêmes de l’ordre de 21,9
◦ et 24,5
◦ , avec une pseudopériodicité de l’ordre de 41 000 ans. On comprend aisément que tout changement d’obliquité aura des conséquences climatiques en modifiant l’étendue
des domaines polaires et tropicaux. Ainsi, sur l’île de Taïwan, dans le comté
de Chiayi (Jia-Yi), il existe depuis près d’un siècle un monument qui marque
le tropique du Cancer. Mais la diminution actuelle de l’obliquité, au rythme
de 0,46 seconde d’arc par an se traduit par un déplacement des tropiques de
14,4 m chaque année, soit 4 cm par jour et donc plus d’un kilomètre depuis
l’érection du premier monument. . . Les Taïwanais ont donc construit régulièrement de nouveaux monuments pour suivre le mouvement vers le sud du
tropique du Cancer.
Si la moyenne globale du rayonnement incident est inchangée, sa répartition géographique dépend de l’obliquité. Plus précisément, si l’on calcule la
moyenne annuelle du rayonnement solaire incident, on s’aperçoit que celle-ci
dépend essentiellement de l’obliquité, et dans une faible mesure, de l’excentricité comme cela est mentionnée plus haut. Une augmentation de l’obliquité
ε se traduit par une augmentation de l’insolation aux hautes latitudes et par
une diminution dans les tropiques. Au pôle (Nord ou Sud) et à l’équateur, on
calcule :
W Année (pôle) =
S
π
√
1 − e 2
sin ε ; W Année (équateur) =
2 S
π 2
√
1 − e 2
E(sin ε)
où E(x) = E(π/2, x) est l’intégrale elliptique complète du second type.
Pour une excentricité e nulle, lorsque ε passe de 21,9
◦ à 24,5
◦ , on obtient
pour W Année (pôle) des changements de l’ordre de 1 %, soit 18 W/m
2 , et
pour W Année (équateur) des changements de l’ordre de 0,4 %, soit 5 W/m
2 .
On peut noter au passage, que pour des obliquités très importantes (pour
π sin ε > 2 E(sin ε), c’est-à-dire pour ε > ε c = 53,896
◦ ), les pôles reçoivent en
moyenne annuelle plus d’énergie que l’équateur. C’est actuellement le cas sur
les planètes Uranus et Pluton.
Par ailleurs, le phénomène des saisons est directement lié à l’obliquité, et
il sera d’autant plus marqué que l’obliquité sera grande. Par exemple, pour
une orbite circulaire (e = 0), on obtient l’expression de l’insolation journalière
aux pôles durant les solstices :
W été (pôle) = S sin ε ; W hiver (pôle) = 0.
Si l’insolation au solstice d’hiver reste nulle, celle du solstice d’été va pouvoir
varier entre W été (pôle) = 0,373 S et W été (pôle) = 0,415 S, lorsque ε passe
de 21,9
◦ à 24,5
◦ , soit une augmentation de l’ordre de 4 %, c’est-à-dire plus
de 50 W/m
2 . C’est loin d’être négligeable. Par ailleurs, il est essentiel de