Les variations orbitales comme forçage majeur du climat Éocène-Oligocène

Des études récentes évoquent la forte sensibilité du climat de la transition Éocène-Oligocène, aussi appelée « Grande Coupure », aux variations orbitales terrestres. À cette époque, il y a environ 34 millions d’années, le CO₂ atmosphérique diminue, la température de la Terre baisse, la calotte de glace antarctique se forme et de nombreuses espèces végétales et animales disparaissent. Cependant, les indicateurs paléo-environnementaux continentaux (sédiments et fossiles qu’ils contiennent) sont généralement datés avec trop peu de précision pour rendre compte de ce phénomène. Les compilations de ces indicateurs – des catalogues recensant les fossiles datés d’une même période – sont supposées représenter le climat « moyen » de la période considérée, tout en rassemblant des plantes ayant vécu dans des conditions potentiellement très différentes. Par ailleurs, les modèles de climat étant complexes, ils sont coûteux en temps de calcul. C’est pourquoi ils utilisent généralement des simulations paléoclimatiques qui ont des paramètres orbitaux actuels et négligent donc la variabilité orbitale.

Cette étude a cherché à évaluer à quel point l’absence de prise en compte des variations orbitales par les modèles et les compilations botaniques biaise la représentation des paléoclimats de cette époque. À l’aide du modèle de système-terre français IPSL-CM5A2 récemment optimisé pour l’étude des paléoclimats, et du modèle de surface continentale ORCHIDEE, les chercheurs ont réalisé un large panel de simulations testant différentes configurations orbitales. Ces simulations permettent d’améliorer nettement la correspondance aux données botaniques disponibles et de proposer une cartographie globale de la sensibilité de la végétation au forçage orbital pour l’Éocène et l’Oligocène.

Les résultats montrent que l’impact conjugué de la baisse de CO₂ et des variations de l’obliquité (qui caractérise l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre) induit une fragmentation des corridors bioclimatiques en Anatolie et en Sibérie. Les implications biogéographiques de ces résultats sont importantes, car ces couloirs migratoires reliant l’Europe à l’Asie ont étés déterminants dans la migration des faunes asiatiques vers l’Europe de l’Ouest lors de la Grande Coupure. L’étude montre également que la végétation des tropiques, à CO₂ constant, aurait pu osciller entre des conditions de forêt tropicale humide et de forêt arbustive ouverte, voire de désert. Ces changements environnementaux majeurs sont liés à l’impact de la précession (le changement graduel d’orientation de l’axe de rotation de la Terre), et dans une moindre mesure de l’obliquité, sur les gradients de température intertropicaux, permettant la mise en place intermittente d’un climat de type mousson. Cela confirme les études récente postulant l’existence d’une mousson périodique en Chine de l’Est, et permet d’étendre la question à l’ensemble des tropiques.

Légende : (haut) carte de sensibilité de la végétation aux variations orbitales à l’Éocène et comparaison aux données botaniques disponibles. (Bas) Zoom sur le Sud-Est de la Chine, détaillant la composition en végétation (A) simulée pour chacune des sept simulations Éocène (nommées HBHO, HBLO, MOD, HO, LO, HALO et HBLO), ainsi que les courbes annuelles de précipitation et température (B) et d’insolation correspondantes (C).