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5.3.3 climat Cénozoïque

au cours des 65 derniers millions D’années, la concentration de CO2 a progressivement diminué, passant de plus de 1000 ppmv (partie par million en volume) au Paléocène et au début de L’éocène à moins de 300 ppmv au Pléistocène., Cette diminution à long terme est en partie due aux émissions volcaniques, qui étaient particulièrement importantes au Paléocène et à L’Éocène mais qui ont diminué depuis lors, et aux changements dans le taux d’altération des roches silicatées. La baisse de la concentration de CO2 est associée à un refroidissement dû aux conditions chaudes de l’optimum climatique de l’Éocène inférieur, il y a entre 52 et 50 millions d’années (Fig. 5.13)., Ce changement est souvent appelé une transition d’un climat de serre à une glacière, dans laquelle des calottes glaciaires sont présentes sur L’Antarctique (à partir d’environ 35 millions d’années) et sur le Groenland (à partir d’il y a environ 3 millions d’années).

Les reconstitutions climatiques de cette époque sont souvent basées sur la composition isotopique de l’oxygène de la coquille de petits organismes marins appelés foraminifères (Fig. 5.13). La température influence le fractionnement isotopique 18O / 16o entre l’eau de mer et les ions carbonate qui forment la coquille., Pour certaines espèces, la relation température-fractionnement est bien connue et semble rester stable avec le temps. Ainsi, la mesure de la composition isotopique des restes de coquille dans les sédiments fournit des estimations des températures passées. Cette relation n’est strictement valable que pour les conditions libres de glace puisque les calottes glaciaires sont construites à partir d’eau précipitant à des latitudes élevées qui se caractérisent par une très faible abondance relative de 18o. La croissance des calottes glaciaires est ainsi associée à une diminution globale de la quantité de 16O disponible dans les autres réservoirs, en particulier dans l’océan., En conséquence, le signal enregistré dans la coquille des foraminifères devient lié à un mélange d’influences de la température et du volume de glace. De la même manière que pour 13C (Eq. 5.4), le signal isotopique est décrit en utilisant la valeur delta δ18O définie comme suit:

figure 5.,13: l’évolution du climat mondial au cours des 65 derniers millions d’années sur la base de mesures isotopiques de l’oxygène en haute mer dans la coquille des foraminifères benthiques (c’est-à-dire les foraminifères vivant au fond de l’océan). L’échelle de température δ18O, sur l’axe de droite, n’est valable que pour un océan sans glace. Il ne s’applique donc qu’à la période précédant le début de la glaciation à grande échelle en Antarctique (il y a environ 35 millions d’années, voir encart dans le coin supérieur gauche). Figure de Zachos et al. (2008). Réimprimé avec la permission de Macmillan Publishers Ltd: Nature, copyright 2008.,

60 millions d’années, l’emplacement des continents était très proche de celui de l’actuel (Fig. 5.14). Cependant, une voie maritime relativement grande était présente entre L’Amérique du Nord et L’Amérique du Sud alors que L’Antarctique était toujours reliée à l’Amérique du Sud. Le soulèvement du Panama et la fermeture de la voie maritime de l’Amérique centrale ont probablement modifié la circulation dans l’Océan Atlantique, influençant peut-être la glaciation sur le Groenland., Plus important encore, l’ouverture, l’approfondissement et l’élargissement du Passage de Drake (entre L’Amérique du Sud et L’Antarctique) et du Passage de Tasmanie (entre L’Australie et L’Antarctique) ont permis la formation d’un courant circumpolaire Antarctique intense qui isole L’Antarctique de l’influence des latitudes moyennes plus douces et y a augmenté le refroidissement. Enfin, le soulèvement de l’Himalaya et du Plateau tibétain a fortement modifié la circulation de la mousson dans ces régions., Ces quelques exemples illustrent la force de la force motrice associée aux changements des conditions aux limites dus à la tectonique des plaques. Ce rôle ne doit pas être sous-estimé.

en plus des changements de basse fréquence décrits ci-dessus, des événements relativement brefs sont également enregistrés dans les archives géologiques. L’un des plus spectaculaires est le grand impact météoritique qui s’est produit il y a 65 millions d’années à la limite entre les périodes Crétacé et tertiaire (ou limite K-T)., Ce cataclysme a été supposé avoir provoqué l’extinction de nombreuses espèces végétales et animales, y compris les dinosaures, mais son impact climatique n’est pas bien connu et son influence à long terme n’est pas claire. Le réchauffement au cours du Paléocène Eocène maximum thermique (PETM, il y a 55 millions d’années, voir Fig. 5.13), qui a également eu un impact majeur sur la vie sur Terre, est mieux documenté. Au cours de cet événement qui a duré moins de 170 000 ans, la température globale a augmenté de plus de 5oC en moins de 10 000 ans., Cette période est également caractérisée par une injection massive de carbone dans le système atmosphère-océan, comme l’indiquent les variations du δ13C mesurées dans les sédiments. La source de ces apports massifs de carbone reste incertaine. Il peut être lié au volcanisme, ou à la libération du méthane stocké dans les sédiments des marges continentales. Alternativement, le méthane dans ces régions peut avoir été déstabilisé par le réchauffement initial, entraînant une forte rétroaction positive.

plus près du présent, d’importantes fluctuations climatiques se sont produites au cours des 5 derniers millions d’années., Ce n’est pas clair à l’échelle de la Fig. 5.13, mais un graphique à plus haute résolution montre des fluctuations avec une période dominante de 100 000 ans pour les derniers millions d’années et 41 000 ans avant cela (Fig. 5.15). Ces périodicités sont très probablement liées aux variations de l’insolation, comme indiqué ci-dessous.

Figure 5.15: δ18O benthique, qui mesure le volume de glace global et la température des océans profonds, au cours des 5.3 derniers millions d’années, comme indiqué par la moyenne des enregistrements distribués à l’échelle mondiale. Données de Lisiecki et Raymo (2005). Source http://www.lorraine-lisiecki.com/stack.html., Reproduit avec permission.

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