“paleoclimatique_t2” — 2013/10/24 — 11:38 — page 270 — #293
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Paléoclimatologie
toute la saison ? Ou bien sur un autre intervalle orbital [λ 1 , λ 2 ] ? Ou sur un
intervalle temporel ? Ou bien doit-on prendre tous les jours de toutes les saisons, appliqués à un modèle physique explicite de climat couplé à une calotte
de glace ? Si cette dernière solution est évidemment la plus pertinente, elle est
en pratique difficile à mettre en œuvre et il reste extrêmement utile de mieux
appréhender les fondements de la théorie en formulant des versions les plus
simples possibles.
Si Milankovitch effectuait une moyenne saisonnière sur l’été, la pratique
courante consiste le plus souvent à choisir un jour donné, souvent le solstice
d’été. Le forçage classique est donc l’insolation journalière à 65
◦ N au solstice
de juin. Néanmoins, les insolations moyennées sur des durées supérieures à la
journée peuvent avoir une utilité. Il est alors essentiel de prendre garde au
mouvement non uniforme de la Terre sur son orbite. En effet, l’intégration de
l’insolation W D doit se faire selon la variable temps sur un intervalle orbital
[λ 1 , λ 2 ]. Le calcul conduit à des intégrales elliptiques qui peuvent maintenant
facilement s’évaluer numériquement.
Néanmoins, il a été suggéré récemment (Huybers, 2006 [11]) qu’un forçage
astronomique beaucoup plus pertinent était une intégrale de l’insolation audessus d’un seuil critique, étant donné que ce forçage est destiné à fondre, ou
ne pas fondre, une couverture de glace ou de neige, ce qui correspond physiquement à des températures au-dessus, ou en dessous, du seuil de zéro degré
Celsius. Une intégrale de l’insolation au-dessus d’un seuil correspond alors relativement bien à ce que les glaciologues utilisent comme forçage climatique,
à savoir une intégrale des températures positives (en anglais PDD, pour positive degree-days). Il est très intéressant de constater que l’importance relative
des périodicités à 23 000 ans et à 41 000 ans est assez largement modifiée lorsqu’un tel seuil est pris en compte, la périodicité de 41 000 ans devenant plus
marquée, ce qui plaide pour une fréquence dominante associée aux cycles de
l’obliquité.
7.3 Les succès et les difficultés de la théorie
de Milankovitch
7.3.1 De l’hypothèse à la preuve
La théorie de Milankovitch mit bien longtemps avant d’être acceptée par
la majorité des géologues. En effet, les études stratigraphiques avaient permis de définir seulement quatre épisodes glaciaires successifs dans les Alpes
(Günz-Mindel-Riss-Würm) par Penk et Brückner, et non pas une succession
d’événements réguliers. Ce n’est qu’au milieu du xx
e siècle, grâce aux études
menées sur les sédiments marins, que le nombre de cycles glaciaires a augmenté
de façon considérable (voir chapitre 20, tome 1). En particulier, dans les années 1950, C. Emiliani a effectué les premières mesures isotopiques sur des
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Paléoclimatologie
toute la saison ? Ou bien sur un autre intervalle orbital [λ 1 , λ 2 ] ? Ou sur un
intervalle temporel ? Ou bien doit-on prendre tous les jours de toutes les saisons, appliqués à un modèle physique explicite de climat couplé à une calotte
de glace ? Si cette dernière solution est évidemment la plus pertinente, elle est
en pratique difficile à mettre en œuvre et il reste extrêmement utile de mieux
appréhender les fondements de la théorie en formulant des versions les plus
simples possibles.
Si Milankovitch effectuait une moyenne saisonnière sur l’été, la pratique
courante consiste le plus souvent à choisir un jour donné, souvent le solstice
d’été. Le forçage classique est donc l’insolation journalière à 65
◦ N au solstice
de juin. Néanmoins, les insolations moyennées sur des durées supérieures à la
journée peuvent avoir une utilité. Il est alors essentiel de prendre garde au
mouvement non uniforme de la Terre sur son orbite. En effet, l’intégration de
l’insolation W D doit se faire selon la variable temps sur un intervalle orbital
[λ 1 , λ 2 ]. Le calcul conduit à des intégrales elliptiques qui peuvent maintenant
facilement s’évaluer numériquement.
Néanmoins, il a été suggéré récemment (Huybers, 2006 [11]) qu’un forçage
astronomique beaucoup plus pertinent était une intégrale de l’insolation audessus d’un seuil critique, étant donné que ce forçage est destiné à fondre, ou
ne pas fondre, une couverture de glace ou de neige, ce qui correspond physiquement à des températures au-dessus, ou en dessous, du seuil de zéro degré
Celsius. Une intégrale de l’insolation au-dessus d’un seuil correspond alors relativement bien à ce que les glaciologues utilisent comme forçage climatique,
à savoir une intégrale des températures positives (en anglais PDD, pour positive degree-days). Il est très intéressant de constater que l’importance relative
des périodicités à 23 000 ans et à 41 000 ans est assez largement modifiée lorsqu’un tel seuil est pris en compte, la périodicité de 41 000 ans devenant plus
marquée, ce qui plaide pour une fréquence dominante associée aux cycles de
l’obliquité.
7.3 Les succès et les difficultés de la théorie
de Milankovitch
7.3.1 De l’hypothèse à la preuve
La théorie de Milankovitch mit bien longtemps avant d’être acceptée par
la majorité des géologues. En effet, les études stratigraphiques avaient permis de définir seulement quatre épisodes glaciaires successifs dans les Alpes
(Günz-Mindel-Riss-Würm) par Penk et Brückner, et non pas une succession
d’événements réguliers. Ce n’est qu’au milieu du xx
e siècle, grâce aux études
menées sur les sédiments marins, que le nombre de cycles glaciaires a augmenté
de façon considérable (voir chapitre 20, tome 1). En particulier, dans les années 1950, C. Emiliani a effectué les premières mesures isotopiques sur des