Fin de la dernière ère glaciaire et rôle des clathrates

[Alain Coustou]

Todd Sowers a écrit dans le dernier numéro de Science (10/02/2006) un article intitulé "Late Quaternary Atmospheric CH4 Isotope Record Suggest Marine Clathrates Are Stable"

J'ai beaucoup planché sur l'hypothèse du rôle des clathrates (hydrates de méthane) et cet article, que j'ai rapidement lu et sur lequel je compte revenir de manière plus approfondie, me suggére les réflexions suivantes :

Il m'apparait que l'auteur ne met pas vraiment en cause la relation climatique température/CH4, mais le rôle spécifique du CH4 des clathrates dans la fin de la dernière glaciation.

On peut en effet dater le CH4 (comme tout corps carboné) en fonction de sa teneur isotopique, qui dépend partiellement de son origine et surtout de la date de la dégradation (fin de vie) des particules organiques qui sont à l'origine de la majeure partie du méthane.

Cela est possible, même quand le CH4 a disparu par oxydation (la durée de vie moyenne des mollécules est estimée à une douzaine d'années), quand le CO2 qui en résulte reste inclus dans les bulles d'air de la glace profonde.

En fait, mais l'auteur ne le dit pas, l'explication de cette absence apparente de corrélation entre dégazage des clathrates et fin de la glaciation peut également provenir du caractére ponctuel dans le temps du rôle joué par les clathrates.

Pour être plus clair, deux explications principales et alternatives ou partiellement complémentaires à la fin des périodes de glaciation : des causes astronomiques (variations des paramètres orbitaux dits de Milankovitch et éventuellement variation de l'activité solaire) et des causes tenant aux GES (CO2 d'origine volcanique et CH4, lui-même se dégradant raoidement en CO2).

Il n'est donc effectivement pas sur que le CH4 ait joué un rôle dans la derniére fin de glacation.

Mais si il a joué un rôle, ce pourrait être selon le scénario suivant:

1) baisse du niveau des océans (-120 m par rapport au niveau actuel)

2) baisse de la pression sur les gisements de clathrates, dont certains se gazéifient.

3) en quelques décennies, l'effet de serre augmente suffisamment pour déclencher un processus cumulatif de réchauffement aboutissant à un interglaciaire.

4) les glaciers et inlandsis reculent, provoquant la remontée des océans et l'arrêt rapide de la gazéification du CH4 des clathrates.

Donc les émissions de CH4 n'auraient joué qu'un rôle éventuel de déclencheur, de très faible durée dans le temps. Puis la glace cessant alors de s'accumuler ou s'accumulant moins, peu de bulles d'air auraient daté de cette époque pour témoigner de cet épisode.

Ceci dit, et contrairement à certains épisodes géologiques dramatiques (dont les plus connus datent de -55 et de -252 millions d'années), le rôle du CH4 a probablement été moins déterminant que celui des paramètres de milankovitch pour expliquer la succession éres glaciaires/interglaciaires.

Il risque d'en être tout autrement maintenant, car le dégel du permafrost, la reprise de la fermentation bactérienne dans le sol des toundras et plus tard la déstabilisation des clathrates se produisent en plein interglaciaire et s'ajoutent aux GES d'origine anthropique, ce qui n'était évidemment pas le cas voici 20 000 ans.

Alain

[marco_p]

En fouillant dans real climate pour répondre à une question de Florent sur les changements climatiques brusques, je suis tombé sur cet article qui résume un peu ce qu'on sait des hydrates de méthame et de leurs influences sur le climat.

C'est malheureusement en anglais, et cela demande un peu de temps pour le lire et encore plus pour le comprendre...

Et je préfère, pour que cela reste compréhensible, ne pas passer par le traducteur de google ...

http://www.realclimate.org/index.php?p=227

[florent76]

En fouillant dans real climate pour répondre à une question de Florent sur les changements climatiques brusques, je suis tombé sur cet article qui résume un peu ce qu'on sait des hydrates de méthame et de leurs influences sur le climat.

C'est malheureusement en anglais, et cela demande un peu de temps pour le lire et encore plus pour le comprendre...

Et je préfère, pour que cela reste compréhensible, ne pas passer par le traducteur de google ...

http://www.realclimate.org/index.php?p=227

Merci Marco pour cet article qui fait une bonne synthèse des connaissances actuelles en la matière.Florent.

[Alain Coustou]

Merci Marco pour cet article qui fait une bonne synthèse des connaissances actuelles en la matière.

Florent.

Cet article de David Archer, diffusé dans RealClimate en décembre 2005, est sans aucun doute encore actuellement un des meilleurs sur la question des clathrates.Un élément intéressant (parmis d'autres) concerne la probabilité que, dans le cas d'une diffusion du CH4 sous la forme de fines bulles, ce gaz finisse par se dissoudre dans l'eau avant d'atteindre la surface.

Celà limiterait notablement le rôle du CH4 des clathrates sous-marins dans l'accélération du réchauffement. Mais celà pourrait contribuer à provoquer une situation d'anoxie dans les océans (anoxie encore aggravée si le CH4 est oxydé en CO2), ainsi que celà s'est probablement fait pendant l'extinction de masse permien-Trias.

Mais en cas de saturation en CH4 et CO2 des eaux de moyenne profondeur (la strate concernée est essentiellement celle des 200 - 500 mètres, même si ce n'est pas précisé ici), il pourrait y avoir effet Nyos, du moins localement, ce qui entraînerait un relachage massif et soudain de GES dans l'atmosphère (hypothése cependant considérée comme peu probable par David Archer dans un autre post de RealClimate).

Autre hypothèse énoncée dans l'article (et que j'avais moi-même développée dans "Terre, fin de partie?") : Celle des catastrophiques glissements de terrains sous-marins aboutissant à des tsunamis et à la possibilité d'un relachage soudain et brutal de grandes quantités de méthane, qui cette fois jailliraient à la surface sans se dissoudre dans l'eau.

David Archer note aussi que les strates sédimentaires dans lesquelles se trouvent les clathrates sont généralement très poreuses, donc permettant une circulation d'eau et rendant ces sédiments instables.

J'en tire personnellement la conclusion qu'une partie au moins des gisements de clathrates pourraient devenir extrémement dangereux, hypothése que David Archer considére in fine comme possible, admettant la possibilité de rétroactions cumulative positives et catastrophiques et terminant en écrivant "C'est assez effrayant".

Dernier mot: David Archer connait mon analyse climatique depuis près d'un an et c'est probablement ce qui l'a poussé à étudier plus précisemment la situation. Les clathrates étaient en effet jusque là totalement négligés par les climatologues, y compris par ceux qui participent au GIEC.

Alain

[Invité]

Le CH4 n'a pas joué un rôle prépondérant dans le climat des dernières périodes glaciaires et interglaciaires, du moins si l'on en croît les courbes de variation de teneur des GES piégés dans les calottes glaciaires.

Ce rôle est comparable à ce qui se passe actuellement (doublement de la concentration)

Concernant l'oxydation du CH4, elle est quasi-nulle dans les bulles d'air piégées dans la glace.

D'une part parce que les températures sont basses dans ces mêmes carottes et d'autre part et surtout parce que la production de radicaux libres OH est nulle dans ces mêmes bulles.

ceci dit, et on le voit bien sur ce graphe, le CH4 est un bien meilleur marqueur des évènement climatiques, surtout rapides, que le CO2.

[Alain Coustou]

Le CH4 n'a pas joué un rôle prépondérant dans le climat des dernières périodes glaciaires et interglaciaires, du moins si l'on en croît les courbes de variation de teneur des GES piégés dans les calottes glaciaires.

Ce rôle est comparable à ce qui se passe actuellement (doublement de la concentration)

Concernant l'oxydation du CH4, elle est quasi-nulle dans les bulles d'air piégées dans la glace.

D'une part parce que les températures sont basses dans ces mêmes carottes et d'autre part et surtout parce que la production de radicaux libres OH est nulle dans ces mêmes bulles.

ceci dit, et on le voit bien sur ce graphe, le CH4 est un bien meilleur marqueur des évènement climatiques, surtout rapides, que le CO2.

Ce rôle probablement assez faible du CH4 dans les dernières variations climatiques est peut-être la raison qui explique pourquoi pas plus les climatologues du GIEC que les autres (à l'exception du chercheur indépendant Dan Dorritie et de quelques paléogéologues comme Ward, Paul Wignall, Gerald Dickens et quelques autres) n'avaient, jusqu'il y a peu de temps, porté intétét aux clathrates ou au méthane du pergélisol.Mais il en sera probablement très différement dans le proche avenir, la situation rappelant un peu celle de la transition Permien-Trias, avec une différence cependant : l'évolution est beaucoup plus rapide maintenant qu'alors.

En ce qui concerne l'oxydation du CH4 des océans, je ne pensais pas à une oxydation dans les bulles d'air priégées dans la glace, mais à une oxydation dans l'eau libre.

Le graphe dont tu nous a gratifié est très instructif et précis. Quelle est ta source ? Il ne provient pas de l'article de David Archer...

Alain