Dépôts de poussière sur les calottes glaciaires: un mécanisme de terminaison des âges glaciaires ?


Overpeck et al. (1996) disaient:

Nos résultats désignent des poussières aérosols comme source potentielle d’épisodes de réchauffement durant la dernière période glaciaire, et suggèrent que ce réchauffement pourrait être le mécanisme de déclenchement expliquant les événements climatiques abrupts inexpliqués jusqu’à maintenant.

 

Donc la poussière minérale semble avoir été l’aérosol le plus globalement distribué, avec l’effet radiatif le plus grand sur la neige et les régions couvertes de glace.

 

Sauf pour les régions du nord Canada et de l’Alaska, le réchauffement moyen annuel déclenché par la poussière devint plus important et à des latitudes progressivement plus élevées, et fut le plus important (jusqu’à 4.4°C) dans les régions avec poussière sur neige à fort albédo et zones couvertes de glace.

Calov et al. (2005) disaient:

La poussière affecte le comportement du climat en réduisant l’albédo de la neige et de la glace. Cette rétroaction est probablement négative, au moins à certaines étapes du cycle glaciaire parce qu’une augmentation du volume de glace conduit à un climat plus sec, une augmentation de la génération de poussière, d’où dépôt diminuant l’albédo et augmentant la fonte de neige.

Krinner et al. (2006) ont utilisé un modèle de circulation générale avec une haute résolution générale et une paramétrisation de l’albédo de neige pour montrer que :

… Les conditions d’absence de neige dans le nord de l’Asie durant le Dernier Maximum Glaciaire (DMG) ont été favorisées par un fort dépôt de poussière glacée sur la couche de neige saisonnière. Les simulations de notre modèle climatique indiquent que les dépôts de poussière minérale sur la surface enneigée donnent un faible albédo durant la saison de fonte. Ceci a causé ensuite une accélération de la fonte de la neige et par conséquent a favorisé des conditions hors neige au plus fort de l’été sur le continent asiatique presque tout entier durant le GMG, tandis qu’une couverture neigeuse pérenne est simulée sur une grande partie de la Sibérie orientale lorsque le dépôt de poussière glaciale n’est pas pris en compte.

Ganopolski et al. (2010) ont utilisé un modèle climatique de haute résolution qui « tient compte directement de l’effet du dépôt de poussière sur l’albédo de la neige » pour analyser l’évolution du dernier Âge Glaciaire depuis 130 kya jusqu’à maintenant. Ils présupposaient des taux de dépôt assez élevés. Ils en sont venus à dire :

En réalité, l’essentiel de la poussière associée à l’érosion glaciaire est déposé durant l’été ; par suite, la concentration de poussière dans la couche de neige supérieure durant la fonte est prévue pour être beaucoup plus importante que dans le cas d’un mélange uniforme sur l’ensemble de l’année. De plus, lorsque la neige fond, seule une fraction de la poussière est éliminée par l’eau de fonte et par conséquent la concentration de poussière dans la neige augmente avec le temps. Bien que la modélisation de tous ces processus soit problématique, les incertitudes en rapport ne sont pas cruciales car il se produit un effet de saturation de la concentration de poussière dans la neige de plus de 1000 ppmw et l’albédo de la neige prend une valeur comparable à celle de la glace sale.

Ils ont inclus à la fois la poussière globalement transférée aussi bien que la poussière glaciogénique qui « provient des flancs sud des calottes et cette source n’est significative que pour les calottes mûres qui pénètrent loin dans des zones couvertes d’épais sédiments terrestres.  » Leur modèle a donné un Âge Glaciaire s’étendant de 130 kya à 20 kya, bien qu’il y ait eut quelques oscillations dans la croissance des calottes glaciaires. « La déglaciation commença aussitôt après 20 kya est s’accéléra significativement après 16 kya. » Ils estimaient que le rythme du dépôt de poussière durant le dernier Âge Glaciaire atteignit son maximum au DMG vers 20 kya à 40 à 60 g/m²-an. Leur modèle indiquait que sans inclusion de poussière glaciogénique , les calottes auraient diminué de 60% dans les 20.000 dernières années mais n’auraient pas disparu. Avec l’inclusion de poussière glaciogénique, les calottes de glace auraient disparu totalement il y a environ 8.000 ans. Ils concluaient :

D’où, au moins dans notre modèle, tenir compte de la source supplémentaire de poussière en rapport avec l’érosion glaciaire est crucial pour la simulation d’une terminaison complète du cycle glaciaire.

Lorsqu’ils modifièrent le montant du dépôt de poussière, l’effet ne fut pas important. Une petite quantité de poussière était nécessaire pour terminer l’Âge Glaciaire, mais une plus grande quantité avait un effet plus réduit.

Ganopolski et al. (2011) étendirent le travail de Ganopolski et al. (2010) aux Âges Glaciaires des derniers 800.000 ans avec le même modèle. Leurs résultats montraient :

 

Chaque terminaison glaciaire est associée à un important accroissement de dépôt de poussière qui réduit l’albédo de surface et augmente l’ablation. Il y a deux raisons principales à l’accroissement du rythme de dépôt de poussière durant la fin de la glaciation : (i) une portion considérable de la calotte Nord Américaine lors du maximum glaciaire s’étend sur des zones couvertes d’épais sédiments terrestres et (ii) l’essentiel de la base de la calotte glaciaire sur cette zone est au point de fonte de pression. Ces deux facteurs permettent un glissement des calottes et un important transport de sédiments vers les marges des glaciers ce qui, par suite conduit à une augmentation de la production de poussière glaciogénique et de dépôt de poussière sur les calottes. Ceci amplifie l’effet direct de l’insolation estivale et de la concentration de GES .

Dans l’article de Ganopolski et al. (2011) la façon dont ils ont ajusté le dépôt de poussière comme fonction annuelle sur 800.000 ans n’est pas très clair. Ganopolski et Caloc (2012) mentionnaient :

Le dépôt de poussière est calculé comme la somme du dépôt de fond pris dans les simulations GCM et le dépôt de poussière glaciogénique calculé dans le modèle CLIMBER-2 (Ganopolski et al. 2010).

Cependant, si nous prenons leurs résultats en valeur nominale, nous pouvons examiner la relation entre les niveaux de poussière et la fin des Âges Glaciaires fournie par leur modèle. La Figure 1 montre leurs résultats comparant le rythme de dépôt de poussière avec le volume de glace.

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Figure 1. Comparaison entre le chargement de poussière modélisé (g/m²-an) (courbe marron) avec le volume de glace (niveau marin eustatique global équivalent en mètres) (courbe bleue).

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Figure 2. Comparaison entre le chargement de poussière modélisé (g/m²-an) (courbe rouge) avec le volume de glace (niveau marin global équivalent eustatique en mètres) (courbe bleue) montrant les pointes de dépôts de poussière (lignes pointillées verticales).

Il est intéressant de comparer le chargement de poussière modélisé avec le volume de glace de façon plus détaillée comme sur la Figure 2. Les Âges Glaciaires sont représentés par les courbes bleues, alors que le rythme de dépôt de poussière est représenté par les courbes rouges. Il est tout de suite évident que les fins d’Âges Glaciaires sont typiquement précédées par des pointes du taux de dépôts de poussière. De plus, comme on pouvait s’y attendre, le délai est court entre la pointe de dépôt de poussière et la fin rapide de l’Âge Glaciaire. Dans la Figure 2, une ligne pointillée verticale marque chaque pointe de dépôt de poussière, et les pointes sont marquées de A à U. La relation entre chaque pointe de dépôt de poussière et la courbe de volume de glace est résumée à la Table 1.

Nous notons ce qui suit:

  1. Tous les Âges Glaciaires ne sont pas d’une durée égale et ne sont pas parfaitement espacés de façon régulière. Cependant il y a une similitude entre la plupart des Âges Glaciaires, et la périodicité, bien que loin d’être parfaite, est à peu près de 100.000 ans.
  2. Occasionnellement, des augmentations significatives du volume de glace interviennent entre les Âges Glaciaires, mais elles sont typiquement de courte durée (G et Q ; pas de surbrillance).
  3. Les cas classiques de pointe de dépôt de poussière élevée précèdent immédiatement une fin soudaine d’un Âge Glaciaire sont au nombre de 6 : A, C, F, L, A et U (sur lignage jaune). Trois autres fins suivent des pointes intermédiaires de dépôt de poussières (L, N et P) (Sur lignage orange).
  4. Dans sept cas (B, D, K, M, O et R) une baisse mineure du rythme du dépôt de poussière produit, comme attendu, une baisse mineure du volume de glace (sur lignage vert).
  5. Il y eut quelques cas anormaux où l’importance de la variation du volume de glace était disproportionné par rapport à la variation du chargement de poussière ; E, G, H, Q et T (pas de sur lignage).

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Table 1. Relation entre les pointes de poussière et la courbe du volume de glace.

Ainsi le modèle de Gonopolski et al. (2011) montrait un lien direct entre une forte pointe de dépôt de poussière et une diminution rapide du volume de glace. Comme nous l’avons montré, il y a quelques défauts dans cette représentation, mais, dans l’ensemble, le lien entre le chargement de poussière et la fin des Âges Glaciaires semble fermement prédit par leur modèle.

Comme le font remarquer Ganopolski et al. (2011) :

Comme l’ont montré Ganopolski et al. (2010), la simulation d’une terminaison glaciale complète, même avec le forçage de GES prescrit, n’est possible que si le dépôt de poussière glaciogénique est pris en compte.

L’explication de la terminaison glaciaire nécessite un fort mécanisme non linéaire supplémentaire, qui, dans notre cas, est la rétroaction de la poussière. Cette rétroaction agit après que les calottes glaciaires se soient étendues dans la zone couverte de sédiments terrestres. Des taux élevés de dépôt de poussière sur les surfaces de glace réduit leur albédo, ce qui renforce leur ablation et donc amplifie la réponse de la calotte à l’insolation croissante. A noter que ce mécanisme avait déjà été proposé par Peltier et Marshall (1995)…

Ganopolski et Calov (2012) ont revu leur travail antérieur et concluent:

Supprimer l’effet des dépôts de poussière sur l’albédo de la neige conduit à un développement rapide d’immenses et irréalistes calottes, qui ne peuvent fondre même durant des périodes de haute concentration de CO2 et d’ensoleillement. Cela confirme notre première hypothèse (Calov et al. 2005) sur l’importance de la poussière atmosphérique pour la limitation de la croissance des calottes glaciaires et leur rapide terminaison.

 

Le modèle tient explicitement compte du forçage radiatif direct de la poussière atmosphérique et de l’effet du dépôt de poussière sur l’albédo de la neige. Ce dernier, comme montré dans Calov et al. (2005) et Ganopolski et al. (2010), joue un rôle important dans le contrôle de l’extension spatiale des calottes glaciaires et le rythme du dégel.

 

Le dépôt de poussière est calculé comme la somme du dépôt de poussière de fond pris dans les simulations GCM, et le dépôt de poussière glaciogénique, qui est combiné interactivement dans le modèle CLIMBER -2 (Ganopolski et al. 2010).

 

Enlever l’effet du dépot de poussière sur l’albédo de la neige conduit au développement rapide de calottes glaciaires irréalistes, qui ne peuvent être fondues lors des périodes de forte insolation et de haute concentration de CO2. Ceci confirme nos spéculations antérieures (Calov et al. 2005) sur l’importance des poussières dans le contrôle de la croissance des calottes et leur fin.

Bauer et Ganopolski (2014) ont enquêté plus avant sur le rôle de la poussière dans les cycles glaciaires. Parmi les nombreux éléments dont ils ont discuté, le forçage du à la poussière et la source de poussière dans leur modèle a été présenté. La Figure 3 montre le forçage modélisé du au dépôt de poussière sur les calottes glaciaires. Ce forçage de la poussière est comparé à une mesure de température relative à EPICA-Dome en Figure 4.

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Figure 3. Forçage modélisé du au dépôt de poussière sur les calottes glaciaires par Bauer et Ganopolski (2014).

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Figure 4 . Comparaison entre le forçage modélisé de la poussière par Bauer et Ganopolski (2014) et les températures relatives de EPIC-Dome.


81 réponses à “Dépôts de poussière sur les calottes glaciaires: un mécanisme de terminaison des âges glaciaires ?”

  1. 7ic (#44),

    Enfin, « ce papier » ne change rien au fait que les changements climatiques passés excluent la possibilité d’une ECS inférieure à 1.5°C.

    Les changements climatiques passés pourraient éventuellement exclure des rétroactions faibles mais certainement pas une ECS inférieure à 1.5 °C. Toujours cette confusion entre isolation et chauffage !
    Est-ce tellement compliqué à comprendre que le CO2 n’est pas assimilable à un forçage (c’est à dire à un chauffage) et que la quantification de son effet ne peut pas être inférée de la réaction du système climatique à une modification, par exemple, de l’albedo ?

  2. tsih (#49),
    Ben oui Tsih , le maître d’école a parlé

    Le maître d’école devrait vous mettre au coin…

    avec punition , vous me copierez cent fois :  » le CO2 n’est pas un acteur , c’est un figurant »

  3. Nicias (#41), tsih (#42), Alertes épistémologiques (suite)

    Mes alertes étaient basées sur une recherche rapideavec Google Scholars, après avoir repéré l’adresse sur Ubydoka (que certains lecteurs de skyfall qui vivent à l’étranger connaissent peut-être). J’ai vu vos réponses ce matin et j’ai profité de mon trajet en TER (le RER du provincial) pour aller plus loin.
    Bien entendu, le contenu d’un papier scientifique est indépendant de la personnalité de l’auteur ou de ses travaux antérieurs.

    J’ai trouvé http://www.climatedepot.com/20…..d-climate/ et surtout le premier commentaire et accessoirement les réponses de R Ellis.
    Tout est écrit.

    J’avais d’abord envisagé un coup monté destiné à décrédibiliser les « réalistes ». Finalement, tout cela ressemble à de la science « Canada Dry ». J. Curry, D Rapp, les reviewers chinois et d’autres n’ont rien vu.

    Une bonne illustration de la crise du système de revue par les pairs ?

    PS : ce n’était pas mon analyse pour le papier de Zharkova et al dans Nature Sci Rep.

  4. Roby W (#53),
    Vous êtes sûr que c’est le même Ralph Ellis qui parle à la fois de Jésus et du CO2 bit player après avoir publié un papier nous annonçant qu’il est responsable de la sortie des âges glaciaires ?
    Si oui , j’arrête de fouiller sur internet

  5. Je prends le train en marche pour faire remarquer que nous sommes toujours en période glaciaire en Antarctique et au Groenland.
    Une glaciation est une série d’anomalies de dépôt de neige suffisante pour se conserver en partie en été et s’accumuler pendant suffisamment d’étés pour se compacter peu à peu et se transformer en glace.
    En général l’humidité de l’air est trop faible à 0°C pour déposer des couches suffisantes de neige pour résister à la fonte d’été. Je doute que les poussières soient un facteur essentiel. La température moyenne de 7°C en juillet avec insolation continue me semble suffisante pour expliquer la fonte chaque été sauf sur les reliefs bien entendu; ou si comme au Groenland, des apports venus de zone plus méridionales d’air plus humide générateur de neige peut être invoqué.
    La température moyenne 0°C en janvier enveloppe correctement les glaciations nord américaines mais leur fonte à l’ouest de la baie de Baffin sur le continent américain, indique seulement que les chûtes de neige y sont insuffisantes depuis 10000 ans pour que les épaisseurs de glace kilométriques qui s’y sont déposées puissent s’y être conservées .
    En Norvège et en Ecosse les températures de janvier sont actuellement positives et le processus de glaciation qui s’y est développé y est actuellement improbable voire impossible.
    En Eurasie les précipitations de moussons sont accumulées sur les reliefs EW qui ont protégé la Sibérie méridionale pourtant suffisamment froide pour des chutes de neige, de toute glaciation. Seule une partie limitée de la Sibérie septentrionale proche de l’océan arctique, baigné par le Gulf-Stream, a possédé un système susceptible d’apporter l’humidité nécessaire à la formation d’importantes couches de neige et a connu des glaciations notables.
    Nicias doit avoir en archive la carte qui montre le dispositif.

  6. 7ic (#44),

    Ah ouais, aucun « papier » ni même papier ne pourra jamais empêcher les benêts de proférer toutes sortes d’affirmations présomptueuses et de trouver des imbéciles pour les prendre au sérieux..

  7. the fritz le testut (#54), OUI, alertes épistémologiques (suite et fin ?)
    Il en parle dans sa réponse au commentaire dans Climat Depôt. Il se dit polymath et se compare à Newton qui faisait aussi des travaux ésotériques.
    J’en ai eu la confirmation ce matin (merci les trajets en TER).

  8. Roby W (#53),

    Il ne fallait pas vous arrêter au premier commentaire puisque son auteur revient à la raison des le troisième commentaire :

    OK…. you caught me. I jumped on the « if it is on Climate Depot and endorsed by Morano it must be Koch brothers sponsored baloney » bandwagon and I did not read the paper before I trashed it. So, I just finished it and in spite of the fact that the primary author is a little eccentric and kooky (actually a lot), his theory is compelling and most likely worthy of further investigation and thought.

    the fritz le testut (#52),

    Je trouve navrant qu’avec vos connaissances du sujet vous ne soyez pas capable que de faire des commentaires de cours de récré.

    Quoi qu’il en soit, le mystère des terminaisons n’étant pas résolu, il est intéressant d’étudier/réétudier toutes les pistes.

  9. Nicias (#60),
    Moi je suis navré que si on vous demande un lien vous n’êtes pas capable de le donner

    5. the fritz le testut | 20/11/2016 @ 17:24 Répondre à ce commentaire

    On peut avoir un lien vers la profession de foi de Trump dont Sarkozy aurait dû s’inspirer ?

    Et puis que voulez vous , quand on a affaire à des gars en culotte courte , il faut s’adapter

  10. Nicias (#60), le coup de Newton et du polymath, c’est après le premier commentaire ! Donc, j’avais lu plus loin.
    😉

    Autre alerte épistémologique, le deuxième auteur (le biochimiste) confirme par écrit ne pas avoir vraiment participé à la rédaction du papier de Géoscience Frontiers.

    the fritz le testut (#54),
    Je regrette de ne pas avoir les compétences et le temps pour analyser le papier de Geoscience Frontiers dans les détails. Pour ce qui me concerne, j’arrête d’intervenir sur ce fil. Chacun se fera sa propre opinion.

  11. phi (#51),

    Est-ce tellement compliqué à comprendre […] que la quantification de son effet ne peut pas être inférée de la réaction du système climatique à une modification, par exemple, de l’albedo ?

    Euh, il varie le CO2 au cours des changements passés, hein ? C’est pas directement comparable aux conditions actuelles donc il y a effectivement des (grosses) limitations (en plus des proxies), mais je vous ai pas donné non plus une valeur exacte, mais une borne inférieure. De toute façon, vu en plus ce qu’on sait des rétroactions, il n’y a pas matière à douter de cette borne inférieure.

  12. Nicias (#60),

    Voilà notre Fritzounet, qui est

    … navré que si on vous demande un lien vous n’êtes pas capable de le donner

    Notre Fritzounet, lui au moins , est capable de tout.
    Comme quand on ne lui demande même pas de donner son opinion sur un certain papier de nous la donner sans sourciller le moins du monde et sans même le lire.
    Cela aurait pourtant occupé notre clown pur sucre plus utilement entre sa portion de tarte aux prunes de 17h et sa confiture de figues du diner.

  13. Dites, meme si c’est légèrement hors sujet, vous avez remarqué que la surface globale de banquise bat tous les records connus, pour le moment ?

  14. Roby Walrus (#63),

    Pour ce qui me concerne, j’arrête d’intervenir sur ce fil.

    Vu la tournure de la discussion et les civilités des transfuges du blog de chez Huet Sylvestre je vais faire de même

  15. 7ic (#64),

    De toute façon, vu en plus ce qu’on sait des rétroactions, il n’y a pas matière à douter de cette borne inférieure.

    Ah bon ? Mais où est l’argument ?

    En quoi de supposées rétroactions sur l’albédo donneraient une indication à propos de la borne inférieure de la sensibilité au CO2 ?
    Vous avez un scoop ?

  16. 7ic (#73),

    Vos « records », on en a rien à f**tre. C’est de la météo liée à un El Nino particulièrement puissant. Et on est toujours d’ailleurs dans l’erreur de mesure.

  17. 7ic (#44 et #64),

    Enfin, « ce papier » ne change rien au fait que les changements climatiques passés excluent la possibilité d’une ECS inférieure à 1.5°C

    De toute façon, vu en plus ce qu’on sait des rétroactions, il n’y a pas matière à douter de cette borne inférieure.

    Nombre de scientifiques qui ont étudié la question ne sont pas exactement de votre avis. Ils ont certainement tous tort, vous êtes si sûr de vous.

  18. phi (#72),

    7ic doit penser que l’accumulation du CO2 va faire fondre une deuxième fois l’inlandsis laurentidien ce qui nous donnera la même sensibilité aujourd’hui au C02 que lors d’une sortie d’un interglaciaire. Allez savoir…

  19. phi (#72),
    Faisons un calcul rigolo. Soyons fous et mettons la rétroaction vapeur d’eau-lapse rate à 0 (c’est idiot, mais on est fous). On prend 0.3 W/m2/K pour l’albédo de surface et 0.5 W/m2/K pour FAT et le déplacement vers les pôles des storm tracks qu’on voit tout deux dans les obs. Vous allez me dire, oui mais pas de rétroaction de la vapeur d’eau, c’est une diminution de l’humidité relative donc une diminution des nuages donc une rétroaction positive vu que les nuages, dans l’ensemble ça refroidit. On ne la prend pas en compte non plus. On trouve donc ECS = -3.7/(-3.3 + 0.3 + 0.5)=1.5°C.
    Marrant non ? On n’a même pas utilisé l’amplification par la vapeur d’eau, qui est indiscutable.

  20. 7ic (#78),
    Ce n’est peut-être pas fou mais débile. Vous continuez à considérer le CO2 comme un forçage et prenez en compte les rétroactions qui vont avec. Cela n’a aucun sens! Mettez vous bien dans la tête que le CO2 modifie la structure radiative de l’atmosphère et qu’il impacte ainsi la convection et le gradient de température.

    Vous confondez isolation et chauffage.
    Faudra vous le répéter combien de fois ?

  21. 7ic (#78),

    En fait tout ce qu’on sait à peu près c’est que:

    ECS = -3.7 / ( -3.3 + x ) avec x inconnu et même pas forcément positif.

    Mais soyons vraiment fou et mettons vraiment la vapeur d’eau et tout ce qu’on a sûrement dû oublier entre deux banquets de colloques à 2.5 W/ m2 / K.

    ECS = -3.7 / ( -3.3 + 0.3 + 0.5 + 2.5 ) = doom and gloom

    Marrant non ?

  22. Christial (#76), en voyant ce graphique il me vient une idée amusante : et si on faisait la moyenne de tout ça, de tous ces calculs savants et analyses de haut vols rédigées par des pontes internationaux de la compréhension de la science climatique ?
    Sûûûûrement que ça donnerait un truc très proche de la vérité vraie, non ?
    En fait, je sais, nous aurions la réponse exacte. Il ne peut pas en être autrement : la moyenne de 50 brillantes analyses sur la sensibilité de la température en fonction du taux de CO2 ne peut que donner la sensibilité exacte : il n’est pas possible que tous ces spécialistes se plantent en même temps…

    Ca me rappelle cette histoire sur le nez de l’empereur de chine…

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