Les paramètres internes des variations climatiques de la Terre

Les éruptions volcaniques

L'activité volcanique rejette notamment du CO2 et de l'acide sulfurique sous forme de gouttelettes. Les rejets de cendres peuvent atteindre des millions de tonnes jusqu'à plusieurs kilomètres d'altitude.
Toutes les éruptions volcaniques ont des effets sur le climat de l'échelle locale à régionale. Certaines d'entre elles, particulièrement importantes, rejetent des poussières dans la stratosphère (au-delà de 13 km d'altitude) et modifient le climat planétaire pendant quelques mois. Dans ce cas, ce phénomène crée une couverture atmosphérique opaque qui filtre la luminosité et la chaleur qui vient du soleil. Ceci peut entraîner un refroidissement du climat comme le volcanisme intense d'une centaine de milliers d'années qui a eu lieu lors de l'extinction des dinosaures. En 1450 av. JC, l'éruption volcanique de Santorin en mer Egée va mettre en suspension de telles quantités de poussières que durant l'été qui suit en Europe et au Proche Orient, le ciel reste voilé et la température baisse d'environ 0,5°C.
Récemment, l'éruption du Pinatubo philippin en 1991 a entraîné des projections jusqu'à 35 km d'altitude. Deux mois après l'explosion, plus de 40% d'une bande intertropicale entre 30°N et 20°S était recouverte par les aérosols, entraînant une baisse moyenne de la température de la planète entre 0,1 et 1°C. Les volcans indonésiens Krakatoa (1883), Augun (1963), le mont Saint Helens (1980) aux Etats-unis et le volcan mexicain El Chichòn (1982) eurent les mêmes effets (G. JACQUES, H. LE TREUT, 2004).
Ainsi, le volcanisme implique une chute des températures à court terme mais s'avère être un puissant facteur de réchauffement sur le long terme. En effet, lors du crétacé supérieur (il ya environ 80 millions d'années), la température était de 6°C supérieure à celle que nous connaissons, ce fût la période la plus chaude de l'histoire de la Terre marquée par un volcanisme majeur.

La circulation thermohaline

L'atmosphère et l'océan, qui sont des fluides, interagissent. Ainsi, l'océan joue un role important dans la définition des climats à diverses échelles.
Au niveau planétaire, actuellement, les eaux de surface des mers de Norvège et du Labrador, plus salées avec la formation de glace, plongent entre 2 000 et 4 000 mètres de profondeur (on parle de l'Eau Profonde Nord Atlantique) et circulent lentement vers les autres bassins océaniques. Dans le même temps, les eaux tropicales chaudes de surface remontent notamment vers le pôle Nord. Cette circulation lente (environ 1 500 ans) atténue les différences de températures entre les latitudes.

Ces échanges océaniques auraient été modifiés au Dryas (10 500 BP(1)) car la fonte des glaces continentales (inlandsis) entraînant un surplus d'eau douce a diminué la salinité des eaux.
Ce phénomène ralentit alors le transport méridien de chaleur et peut entraîner un refroidissement intense de l'Europe. Ceci étant, ce refroidissement modifie d'autres facteurs atmosphériques qui concourrent ensuite à son rétablissement... Les interactions océan-atmosphère sont assez compliquées à appréhender.

L'Oscillation Nord-Atlantique

L'Oscillation Nord-Atlantique est une variation qui affecte l'Atlantique nord comme son nom l'indique des côtes américaines à l'Europe. Il existe un équivalent dans le pacifique mais sa masse considérable et son fonctionnement plus hémisphérique que dans l'Atlantique atténue cette oscillation.
Au pas de temps pluridécennal, la circulation atmosphérique aux latitudes moyennes connaît des périodicités appelées oscillation nord-atlantique (ONA), bien corrélées avec les variabilités du champ de pression arctique. Normalement, un gradient de pression de l'ordre de 20 hPa s'établit entre les latitudes subtropicales de l'anticyclone des Açores et la latitude de la dépression d'Islande engendrant un flux d'ouest à baisse et haute altitude. Plus le gradient de pression est fort et plus la circulation d'ouest affecte l'Europe. Au contraire lorsque la circulation se ralentit suite au maintien de hautes pressions continentales sur le continent par exemple, les circulations méridiennes deviennent majoritaires en saison froide (Hurrel, 1995 et 1996, Osborn et al., 1999, Mann et al., 1999 et 2000). Des alternances de périodes à faible indice de circulation zonale 1870-1900, 1930-1980 alternent avec des périodes à fort indice zonal 1900-1930, depuis 1980. Les caractéristiques thermiques des hivers (doux et venteux ou très froids) et la latitude où la pluviométrie est la plus abondante s'en trouvent modifiées.

Notes

1. En géochronologie absolue, les dates sont données par référence au Présent (Before Present = B.P.) par convention fixé au 1er janvier 1950.