vignette|graphique montarant les modifications du climat sur les derniers 65 milions d'années Un événement hyperthermique est une modification rapide du climat mondial à l’échelle des temps géologiques caractérisée par une hausse brutale de la température moyenne. Ces épisodes passés servent de points de référence majeurs pour comprendre la vitesse et l'ampleur du changement climatique actuel.

Événements hyperthermiques Le premier événement hyperthermique a été identifié en 1991, lors d'un forage océanique en Mer de Weddell (Antarctique), dans le cadre du Programme de forages océaniques J. P. Kennett & L.D. Stott, « Abrupt deep-sea warming, palaeoceanographic changes and benthic extinctions at the end of the Palaeocene », Nature, 353, 1991, .. Les relevés sédimentaires y indiquaient un réchauffement océanique brutal de plus de 5 °C en un temps record (moins de 10 000 ans).

Survenu il y a 56 millions d'années, cet épisode marque la limite entre le Paléocène et l'Éocène ; il est aujourd'hui nommé Maximum thermique du passage Paléocène-Éocène (PETM). Au cours de cet événement, la température des océans a augmenté de plus de en moins de .

Cette découverte a ouvert la voie à l'identification de plusieurs autres épisodes similaires durant le Paléogène inférieur, notamment : le Dan-C2 event au début de l’étage Danien du Paléocène, il y a environ , tout à fait la base de l’ère Cénozoïque ; le Danian-Selandian event à la transition entre les étages Danien et Sélandien du Paléocène, il y a environ ; les deux événements succédant au PETM au cours de l’optimum climatique de l'Éocène : le maximum thermique de l'Éocène 2 (Eocene Thermal Maximum 2, ou ETM2) il y a environ , et le maximum thermique de l'Éocène 3 (Eocene Thermal Maximum 3, ou ETM3) il y a environ Agnini, C., Macrì, P., Backman, J., Brinkhuis, H., Fornaciari, E., Giusberti, L., Luciani, V., Rio, D., Sluijs, A., and Speranza, F., « ? An early Eocene carbon cycle perturbation at 52.5 Ma in the Southern Alps : Chronology and biotic response », Paleoceanography, 2009, 24.

Mais l’événement PETM reste le plus étudié des événements hyperthermiques car il représente l'analogue le plus spectaculaire et le mieux documenté d'une injection massive de carbone dans l'atmosphère à l'échelle mondiale.

D'autres événements hyperthermiques ont eu lieu à la fin de la plupart des glaciations du quaternaire. Le plus remarquable d'entre eux est probablement le réchauffement brutal marquant la fin du Dryas récent, qui a vu une élévation de la température annuelle moyenne de plusieurs degrés en moins d'un siècle.

Causes Si les conséquences de ces événements hyperthermiques sont aujourd’hui bien étudiées et connues (voir plus loin), leurs causes sont toujours débattues.

Deux hypothèses principales, qui pourraient s'être additionnées, expliqueraient le déclenchement de ces réchauffements :

le rôle de l'astronomie (cycles de Milankovitch) : des variations dans l'orbite terrestre (maxima d'excentricité) auraient modifié l'exposition de la Terre au soleil. En accentuant les contrastes saisonniers, ce phénomène aurait amorcé un réchauffement global initial ; le rôle du volcanisme massif : une activité volcanique exceptionnelle, particulièrement lors de l'ouverture de l'Atlantique Nord Dickens, G., O’Neil, J., Rea, D., and Owen, R., « Dissociation of oceanic methane hydrate as a cause of the carbon isotope excursion at the end of the Paleocene », Paleoceanography, 10, 1995, , http://www.whoi.edu/cms/files/dickens95po_129844.pdf, aurait libéré des quantités colossales de gaz à effet de serre (CO2 et méthane), faisant basculer le climat vers une surchauffe brutale.

Conséquences Le réchauffement marin dû au PETM est estimé, pour toutes les latitudes du globe, entre pour les eaux océaniques profondes et entre pour les eaux superficielles Zachos, J., Rohl, U., Schellenberg, S., Sluijs, A., Hodell, D., Kelly, D., Thomas, E., Nicolo, M., Raffi, I., Lourens, L., et al., « Rapid acidification of the ocean during the Paleocene-Eocene thermal maximum », Science, 308, 2005, , http://www.whoi.edu/cms/files/zachos05sci_133124.pdf.

Le carbone piégé dans les clathrates enfouis dans les sédiments des hautes latitudes se libère dans l’océan sous forme de méthane () qui va rapidement s’oxyder en dioxyde de carbone ().

Acidification des océans et dissolution des carbonates Sous l'effet de l'augmentation du dissous dans l'eau de mer, les océans s’acidifient. Ceci a pour conséquence une dissolution des carbonates ; la sédimentation mondiale devient essentiellement argileuse. Ce processus s’installe en moins de tandis qu’il faudra environ pour que la sédimentation carbonatée revienne à son niveau antérieur au PETM principalement par capture du grâce à une plus forte altération des silicates sur les continents.

Bouleversement des circulations océaniques Les rapports δ13C des teneurs en isotopes du carbone des carbonates constituant les coquilles des foraminifères benthiques ont mis en évidence un bouleversement des circulations océaniques lors du PETM sous l’effet du réchauffement global Nunes, F. and Norris, R., « Abrupt reversal in ocean overturning during the Palaeocene/Eocene warm period », Nature, 439, 2006, , http://www.nature.com/nature/journal/v439/n7072/abs/nature04386.html. Ce changement s’est effectué en quelques milliers d’années. Le retour à la situation antérieure, là aussi par rétroaction négative grâce à la « pompe à » de l’altération des silicates, a nécessité environ .

Impacts sur la faune marine Alors que les foraminifères benthiques avaient traversé sans encombre l’extinction Crétacé-Paléogène intervenue il y a environ , l’événement hyperthermique du PETM, plus tard, les décime avec la disparition de 30 à 50 % des espèces existantes Thomas, E., « Cenozoic mass extinctions in the deep sea : What perturbs the largest habitat on Earth ? », Large Ecosystem Perturbations : Causes and Consequences, 2007, , http://wesscholar.wesleyan.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1094&context=div3facpubs.

Le réchauffement des eaux de surface entraine également une eutrophisation du milieu marin qui conduit à une augmentation rapide par rétroaction positive des émissions de .

Impacts sur la faune terrestre Les mammifères qui ont connu un grand développement après l’extinction de la fin du Crétacé vont être fortement affectés par les réchauffements climatiques du Paléogène. Les augmentations de température et les changements de climat induits modifient la flore et les quantités disponibles de fourrages pour les herbivores. C’est ainsi qu’un grand nombre de groupes de mammifères apparaissent au début de l’Éocène, il y a environ P. Gingerich, « Environment and evolution through the Paleocene-Eocene thermal maximum » , Trends in Ecology & Evolution, 21, 2006, : Artiodactyles ; Périssodactyles ; Primates ; Hyaenodontidae…

Analogies avec le réchauffement climatique global actuel Même si les événements hyperthermiques du Paléogène apparaissent comme extrêmement brutaux à l’échelle des temps géologiques (dans une gamme de quelques milliers d’années pour une augmentation de l’ordre de ), ils restent très sensiblement plus longs que les durées envisagées dans les modèles actuels du réchauffement global d’origine anthropique.

Les différentes études des événements hyperthermiques insistent sur les phénomènes de rétroactions positives qui, après le déclenchement d’un réchauffement, l’accélèrent considérablement.

Notes et références

Articles connexes Maximum thermique du passage Paléocène-Éocène Optimum climatique de l'Éocène

Catégorie:Paléocène Catégorie:Éocène Catégorie:Paléoclimatologie Catégorie:Variabilité du climat