Une glaciation
Une glaciation est une période durant laquelle une importante partie du globe a été recouverte de glace. Elle est une longue période au cours de laquelle la température globale baisse et entraîne une expansion de la glace continentale des calottes polaires et des glaciers. Les glaciations sont subdivisées en périodes glaciaires, le würm étant la dernière jusqu'à nos jours.
Le quaternaire a connu quatre glaciations : Günz, Mindel, Riss et Würm. Il existe des glaciations beaucoup plus anciennes.
Une calotte polaire est issue d'une glaciation :
Les calottes polaires se dilatent pendant les glaciations. Cette image est de la calotte Antarctique.
Généralités
Le terme glaciation (ou englaciation) est aussi utilisé pour désigner un espace recouvert d'une couche de glace supérieure à la moyenne : on parle d'espace ou de zone de glaciation. Voir aussi glaciaire en terme climatique.
L'inverse d'une glaciation est un réchauffement climatique, qui peut intervenir même au cours d'une période glaciaire.
Selon la définition donnée par la glaciologie, le terme glaciation désigne une période caractérisée par des calottes glaciaires dans les hémisphères nord et sud; Selon cette définition, nous sommes toujours dans une glaciation car il existe encore des calottes polaires au Groenland et en Antarctique.
Plus communément, en parlant des derniers millions d'années, le terme "glaciation" est utilisé pour désigner les périodes plus froides avec de vastes calottes glaciaires en Amérique du Nord et en Eurasie : selon cette définition, la plus récente glaciation a pris fin il y a 12 000 ans. Cet article utilise le terme "glaciation" dans le premier sens, glaciologique; le terme "glacial" pour les périodes les plus froides des glaciations; et "interglaciaires" pour les périodes les plus chaudes.
Chaque période glaciaire est sujette à une rétroaction positive qui la rend plus sévère et à une rétroaction négative qui atténue les effets et finit par rétablir l'équilibre.
Effets des glaciations
Les glaciations ont été classées en trois types principaux d'effets : géologiques, chimiques et paléontologiques :
- La géologie : Les tests géologiques peuvent être trouvés sous différentes formes, telles que des roches érodées (commençant, dans les phases initiales, déjà par abrasion et génération de stries glaciaires, et par pulvérisation et formation de flocons rocheux), des vallées glaciaires, des crêtes glaciaires et horst, rochers déchiquetés, moraines glaciaires, drumlins, dépôts de tills ou de blocs erratiques, bec de plaines alluviales, trains de vallée, lacs dans les plaines et les fjords sur les côtes. C'est-à-dire que les conditions du climat propre d'une époque glaciaire provoquent l'apparition des physognomies précédemment décrites dans l'orographie. Les glaciations successives ont tendance à fausser et à éliminer les tests géologiques, ce qui les rend difficiles à interpréter.
- La chimie : Les essais chimiques consistent principalement en des variations de la proportion d'isotopes dans les roches sédimentaires, les carottes sédimentaires océaniques et, pour les périodes glaciaires les plus récentes, des carottes de glace (généralement situées dans les neiges dites perpétuelles). Étant donné que l'eau contenant des isotopes plus lourds a une température d'évaporation plus élevée, sa quantité est réduite lorsque les conditions sont plus froides; cela a permis le développement d'un registre thermique. Même dans ce cas, ces tests peuvent être altérés par d'autres facteurs modifiant la proportion d'isotopes. Par exemple, une extinction de masse augmente la proportion d'isotopes légers dans les sédiments et dans la glace, car les processus biologiques ont tendance à préférer ces derniers; par conséquent, une réduction des processus biologiques libère davantage d'isotopes de lumière, qui peuvent se déposer dans les sédiments.
- La paléontologie : Les tests paléontologiques sont basés sur des changements dans la distribution géographique des fossiles; Pendant une période de glaciation, les organismes adaptés au froid migrent vers les basses latitudes et les organismes qui préfèrent un climat plus chaud s'éteignent ou vivent dans des zones plus équatoriales. Il en résulte l'apparition d'abris glaciaires et de mouvements de retour biogéographiques. 10 Il est également difficile d'interpréter ces signes car ils nécessitent : des séquences de sédiments qui représentent une longue période, des latitudes différentes et qui peuvent être facilement corrélées; organismes primitifs présents pendant de longues périodes avec des caractères suffisamment homogènes pour pouvoir les attribuer au même taxon et dont le climat idéal est connu (c'est-à-dire qu'ils peuvent être utilisés comme marqueurs); et la découverte de fossiles appropriés, qui dépendent beaucoup du hasard.
Malgré les difficultés, les analyses des carottes de glace et des sédiments océaniques montrent clairement l'alternance des périodes glaciaires et interglaciaires au cours du dernier million d'années. Ils confirment également la relation entre les glaciations et les phénomènes de croûte continentale, tels que, par exemple, les moraines glaciaires, les drumlins et les blocs erratiques. C'est pourquoi les phénomènes de la croûte continentale sont généralement acceptés comme preuve valable des âges glaciaires antérieurs lorsqu'ils se rencontrent dans des couches créées bien avant le laps de temps imparti pour l'étude des carottes de glace et des sédiments marins.
Glaciaire et interglaciaire
Au cours des âges glaciaires (ou du moins au cours de ces derniers), il existe des périodes plus tempérées et plus sévères. Les plus froides sont appelées "périodes glaciaires" et les plus chaudes, "interglaciaires".
Les glaciaires sont caractérisés par des climats plus froids et plus secs sur une grande partie de la terre, ainsi que par de grandes masses de glace qui s'étendent des pôles par voie terrestre et maritime. Les glaciers de montagne atteignent des altitudes plus basses en raison d'un niveau de neige plus bas. Le niveau de la mer est bas à cause de l'eau emprisonnée dans la glace. Il est prouvé que les glaciations altèrent les schémas de circulation océanique. Comme la Terre possède de grandes zones de glace dans l'Arctique et l'Antarctique, nous sommes à un minimum glaciaire. Ces périodes sont appelées "interglaciaires". L'interglaciaire actuel s'appelle l'Holocène.
Il a été attribué aux périodes glaciaires d'une durée d'environ douze mille ans, mais les conclusions tirées de l'étude des carottes de glace semblent le contredire. Par exemple, un article de Nature suggère que l'interglaciaire actuel pourrait être semblable à un interglaciaire précédent d'une durée de 28 000 ans.
Les changements dus aux variations orbitales de la Terre suggèrent que la prochaine glaciation commencera dans cinquante mille ans, malgré le réchauffement climatique causé par l'être humain. Néanmoins, les changements causés par les gaz à effet de serre devront compenser les variations orbitales s'ils continuent à utiliser des combustibles fossiles.
Processus qui augmentent la glaciation
La glace et la neige augmentent l'albédo, c'est-à-dire qu'elles réfléchissent plus de soleil et absorbent moins. Par conséquent, lorsque la température de l'air baisse, les couches de glace et de neige s'étendent et se poursuivent jusqu'à ce que l'équilibre soit atteint. La réduction des forêts causée par l'expansion de la glace augmente également l'albédo.
Une autre théorie suggère qu'un océan Arctique sans glace causerait plus de précipitations sous forme de neige aux hautes latitudes. Lorsque l'océan Arctique est recouvert de glace à basse température, il y a peu d'évaporation ou de sublimation, ce qui rend les régions polaires assez sèches en termes de précipitations, plus ou moins à la manière des déserts. Ces quelques précipitations permettent à la neige de s'évaporer pendant l'été. Lorsqu'il n'y a pas de glace, l'océan absorbe l'énergie solaire pendant les longues journées d'été et une plus grande quantité d'eau s'évapore. Avec plus de précipitations, une partie de la neige ne s'évapore pas pendant l'été, bien que la glace glaciaire se forme aux basses latitudes, réduisant les températures en augmentant l'albédo (les prévisions actuelles indiquent que le réchauffement de la planète retirera la glace de la glace. Océan Arctique dans cinquante ans). De plus, l'eau douce qui atteint le nord de l'océan Atlantique pendant un cycle plus chaud peut également réduire la circulation thermohaline. Une telle réduction (atténuation des effets du Gulf Stream) refroidirait également l'Europe du Nord, ce qui provoquerait davantage de neige. Il a également été suggéré que, lors d'une longue glaciation, les glaciers puissent traverser le golfe de San Lorenzo, atteindre le nord de l'Atlantique et bloquer le courant du golfe.
Processus qui atténuent la glaciation
Les couches glaciaires qui se forment pendant les glaciations érodent la terre qu'elles ont en dessous. Au bout d'un moment, cela provoque une subsidence isostatique de la croûte en dessous du niveau de la mer, réduisant l'espace dans lequel les couches de glace peuvent se former. Cela atténue le retour d'albédo, de même que la réduction du niveau de la mer qui accompagne la formation de plaques de glace.
Un autre facteur est que l'aridité provoquée par le maximum glaciaire réduit les précipitations, ce qui rend plus difficile le maintien de la glaciation. Le recul glaciaire provoqué par ce processus ou tout autre processus peut être amplifié par des processus similaires.
Causes des glaciations
Toute théorie scientifique tentant d'expliquer les causes des glaciations doit faire face à deux questions fondamentales. Quelles sont les causes du début des conditions glaciaires ? et qu'est-ce qui a provoqué l'alternance des stades glaciaires et interglaciaires documentés pour le Pléistocène ? Les causes des âges glaciaires sont toujours une question controversée. Il existe un consensus sur le fait que plusieurs facteurs sont importants : la composition de l'atmosphère; les changements dans l'orbite terrestre autour du Soleil (appelés cycles de Milankovitch, et éventuellement l'orbite solaire autour du centre de la galaxie); la dynamique des plaques tectoniques et leur effet sur la situation relative et la quantité de croûte océanique et terrestre à la surface de la Terre; variations de l'activité solaire; la dynamique orbitale du système Terre-Lune; et l'impact de grosses météorites ou d'éruptions volcaniques.
Certains de ces facteurs ont une relation de cause à effet. Par exemple, des changements dans la composition de l'atmosphère terrestre (en particulier la concentration de gaz à effet de serre) peuvent modifier le climat, tandis que le changement climatique peut modifier la composition de l'atmosphère.
William Ruddiman, Maureen Raymo et d'autres ont suggéré que les plateaux du Tibet et du Colorado étaient d'immenses puits de CO2, capables de supprimer suffisamment de dioxyde de carbone de l'atmosphère, ce qui était un facteur important de la tendance au refroidissement des quarante dernières années. des millions d'années Ils soutiennent également qu'environ la moitié de leur élévation (et du développement de leur capacité à éliminer le CO2) s'est produite au cours des dix derniers millions d'années.
Les facteurs terrestres
Les variations climatiques sont également déterminées par les fluctuations de la concentration dans l'air des gaz responsables de l'effet de serre, de l'activité volcanique, de la modification des courants océaniques, des inversions magnétiques et de la tectonique des plaques.
Ces changements climatiques ont entraîné des changements dans les populations animales et végétales, à travers l'extinction, l'adaptation et la migration des espèces. Dans l'étude de ces modifications sont basées les méthodes biologiques d'estimation des conditions climatiques et environnementales du passé.
Les éruptions volcaniques rejettent dans l'atmosphère de grandes quantités de cendres qui restent en suspension pendant des années, ce qui réduit la luminosité du soleil et abaisse la température moyenne de l'atmosphère. Ce mécanisme peut également fonctionner après l'impact d'une grosse météorite, mais ces épisodes sont plus sporadiques. Pour que la poussière volcanique soit à l'ère glaciaire, il faudrait un cycle volcanique très violent et prolongé au fil des ans et dans le monde entier. Les éruptions volcaniques augmentent également les concentrations de CO2 dans l'atmosphère.
Les inversions magnétiques sont considérées comme un facteur susceptible de déclencher un âge de glace car, dans le processus d'investissement, le champ magnétique est affaibli (et orienté dans une direction est-ouest). La plus grande présence de rayons cosmiques provoque, dans la troposphère, la formation de nuages, ce qui entraîne un refroidissement de la Terre. Un champ magnétique puissant canalise le rayonnement vers les pôles, un phénomène observable à la lumière des aurores boréales, chauffant les couches supérieures de l'atmosphère. Bien entendu, il est normal de supposer qu'une incidence plus élevée de radiations favorise le réchauffement de l'atmosphère.
La disposition des continents et la tectonique des plaques ont également une influence sur le climat mondial. Si les masses continentales sont concentrées dans les basses latitudes, le climat a tendance à être plus chaud, car les mers (aux hautes latitudes) conservent mieux la chaleur et empêchent ainsi l'apparition de glace permanente. Les grands indlandsis apparaissent lorsque les températures baissent et que les eaux tropicales chaudes n'atténuent plus le climat polaire. De plus, lorsque les continents entrent en collision, l'activité volcanique augmente.
L'expansion des forêts a également tendance à refroidir le climat de la Terre, car les plantes augmentent la nébulosité et réduisent donc la luminosité du soleil, mais l'essentiel est qu'elles fixent le carbone.
Le cycle du carbone
Des enquêtes menées à la station antarctique de Vostok montrent que l'augmentation de la proportion de CO2 dans l'atmosphère et celle de la température coïncident avec le temps. Les concentrations de méthane sont également plus basses pendant les périodes froides. La concentration de CO2 dans l'atmosphère diminue grâce à l'océan, car les êtres vivants à la surface fixent le carbone pour former leurs squelettes. En mourant, ils sont traînés, avec le carbone, au fond de l'océan. Dans les eaux peu profondes, ils forment des calcaires et des dolomites, avec lesquels ils deviennent une partie de la croûte terrestre.
La dissolution des calcaires et la respiration des êtres vivants renvoient le carbone dans l'atmosphère. Sans le CO2, la photosynthèse ne serait pas possible, et donc la vie telle que nous la connaissons.La rapidité avec laquelle l'océan est capable de fixer le carbone dépend de la quantité de nutriments dans sa poitrine. Au début de la fonte, les plateaux continentaux sont inondés et le carbone organique s'y perd, ce qui réduit la capacité de fixation du carbone et augmente sa concentration dans l'atmosphère. Malgré ce qui précède, on considère que les cycles d'activité solaire et les facteurs terrestres peuvent être responsables de variations climatiques intermédiaires, mais non de grandes glaciations.
Les facteurs terrestres peuvent être responsables de variations intermédiaires du climat, mais pas de grandes glaciations.Les facteurs terrestres peuvent être responsables de variations intermédiaires du climat, mais pas de grandes glaciations.
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