Juste au-delà du bord nord-ouest de la vaste calotte glaciaire du Groenland, des chercheurs de l’Université Northwestern ont découvert de la boue lacustre qui a battu des probabilités difficiles en survivant à la dernière période glaciaire. La boue, et les restes de mouches communes qui y sont nichés, témoignent de deux périodes interglaciaires dans le nord-ouest du Groenland. Bien que les chercheurs sachent depuis longtemps que ces deux périodes – l’Holocène précoce et le dernier interglaciaire – ont connu un réchauffement de l’Arctique dû aux changements de l’orbite terrestre, le mélange d’espèces de mouches préservées à ces époques montre que le Groenland était encore plus chaud qu’on ne le pensait auparavant.

Ces informations pourraient aider les chercheurs à mieux évaluer la sensibilité du Groenland au réchauffement, en testant et en améliorant les modèles de comportement du climat et de la calotte glaciaire. Ces modèles pourraient alors améliorer les prévisions sur la façon dont la calotte glaciaire du Groenland, qui couvre 80 % du pays arctique et contient suffisamment de glace pour égaler 20 pieds du niveau de la mer mondial, pourrait réagir au réchauffement climatique causé par l’homme.

« Le nord-ouest du Groenland peut sembler vraiment éloigné, mais ce qui arrive à cette calotte glaciaire va avoir de l’importance pour tout le monde à New York, Miami et toutes les villes côtières du monde », a déclaré Yarrow Axford, auteur principal de l’étude et professeur associé de sciences de la Terre et des planètes à Northwestern. « L’une des grandes incertitudes de la science du climat reste la vitesse à laquelle la Terre change lorsqu’elle se réchauffe. La géologie nous donne l’occasion de voir ce qui s’est passé lorsque la Terre était plus chaude qu’aujourd’hui ».

Publiée le 4 juin dans les Proceedings of the National Academy of Sciences, l’étude comprend des contributions de collaborateurs du Dartmouth College.

Les gens pourraient être surpris de voir à quoi ressemblait le Groenland glacial d’aujourd’hui au cours des deux dernières périodes interglaciaires. Aujourd’hui, le nord-ouest du Groenland oscille entre 30 et 40 degrés Fahrenheit et essuie des tempêtes de neige en été. Mais les températures estivales moyennes au début de l’Holocène (il y a 8 000 à 11 000 ans) et au cours du dernier interglaciaire (il y a 116 000 à 130 000 ans) ont grimpé bien au-delà des 50 ans.

Pendant le dernier interglaciaire, le niveau mondial des mers a augmenté de 15 à 30 pieds, en grande partie à cause de l’amincissement des calottes glaciaires du Groenland et de l’Antarctique. Mais maintenant, l’équipe de Northwestern pense que la calotte glaciaire du nord du Groenland a connu un réchauffement plus fort que ce que l’on pensait, ce qui pourrait signifier que le Groenland est plus responsable de cette élévation du niveau de la mer.

Couches de temps

Pour mesurer ces anciennes températures, les chercheurs se tournent vers les carottes de glace et les carottes de sédiments lacustres. Comme la glace et les sédiments lacustres se forment par une accumulation progressive sur des couches annuelles de neige ou de boue, ces carottes contiennent des archives du passé. En examinant ces couches, les chercheurs peuvent repérer des indices climatiques datant de plusieurs siècles. Cependant, il a été historiquement très difficile de trouver des sédiments lacustres plus vieux que 10 000 ans environ au Groenland.

« La chose classique que font les glaciers est de glisser », a déclaré Axford. « Ainsi, lorsque la couche de glace s’agrandit, toute cette merveilleuse géologie est ramassée et recrachée dans les océans. »

Mais l’équipe d’Axford a trouvé une zone où ce n’était pas le cas.

Le climat du nord-ouest du Groenland abrite les conditions parfaites pour préserver les sédiments au sein d’un petit lac que l’équipe d’Axford appelle affectueusement « Wax Lips Lake » en raison de sa forme.

« Pendant la dernière période glaciaire, la couche de glace là-bas était juste assez mince, et l’atmosphère était juste assez froide pour que la couche de glace gèle au sol au lieu de fondre à sa base et de glisser », a déclaré Jamie McFarlin, un étudiant en doctorat au département des sciences de la Terre et des planètes de Northwestern, qui a dirigé l’étude. « Elle s’est développée sur elle-même et a préservé la plupart de la géologie en dessous. »

« La glace s’est doucement penchée sur cet endroit au lieu de le labourer », a ajouté Axford.

Après avoir prélevé un tube de sédiments de deux mètres de long dans le lit du lac Wax Lips, McFarlin a passé au peigne fin les couches pour étudier celles du début de l’Holocène et du dernier interglaciaire. C’est alors qu’elle a remarqué un mélange d’espèces de mouches lacustres, appelées chironomes, qui suggère un climat plus chaud pendant les deux périodes. Particulièrement surprenant : La période du dernier interglaciaire grouillait d’un autre type d’insecte connu sous le nom de moucheron fantôme. Bien que les moucherons fantômes aient été signalés en faible abondance dans les climats nordiques, il faudrait parcourir 1 000 miles vers le sud, dans la province canadienne du Labrador, pour trouver des moucherons fantômes en abondance comparable à celle du dernier interglaciaire dans le nord-ouest du Groenland.

« Pour autant que nous le sachions, il n’a jamais été trouvé au Groenland. Nous pensons que c’est la première fois que quelqu’un l’a signalé dans des sédiments anciens ou des lacs modernes là-bas », a déclaré Axford. « Nous avons été vraiment surpris de voir jusqu’où il a migré vers le nord. »

La grande image

Découvrir ce mélange d’insectes signifie que le mois de juillet moyen du nord-ouest du Groenland au cours des deux dernières périodes interglaciaires a très probablement grimpé au-dessus de 50 degrés et peut-être même dans les 50 degrés supérieurs au cours du dernier interglaciaire. Cela confirme les enregistrements géologiques controversés construits à partir de carottes de glace prélevées à proximité, qui indiquaient également un réchauffement significatif au cours de ces périodes.

« D’autres enregistrements ont montré que le climat du nord du Groenland était beaucoup plus chaud que ce à quoi les gens s’attendaient au cours de ces périodes, et ces résultats ont reçu un scepticisme justifié », a déclaré Axford. « Maintenant, nous avons un enregistrement indépendant qui confirme que lorsque l’Arctique s’est réchauffé dans le passé, il y avait un réchauffement particulièrement fort dans le nord du Groenland. »

Ces données aideront la communauté scientifique au sens large à affiner davantage les modèles de climat et de calotte glaciaire utilisés pour projeter les changements futurs.

« C’est le genre de vérification sur le terrain dont nous avons besoin pour obtenir des modèles et des projections climatiques vraiment précis », a déclaré Magdalena Osburn, professeur adjoint de sciences de la Terre et des planètes à Northwestern, qui a cosigné l’étude. « Nous constatons que, dans certains cas, les modèles n’incluent pas des températures suffisamment chaudes pour cette partie du monde. »

Il y a une mise en garde. Des changements bien connus de l’orbite de la Terre ont provoqué un réchauffement au début de l’Holocène et au cours du dernier interglaciaire. Aujourd’hui, le réchauffement provient de sources humaines et se produit beaucoup plus rapidement que le réchauffement pendant ces périodes interglaciaires. Cela signifie qu’il est possible que la Terre ne réagisse pas de la même manière au réchauffement actuel.

« Le climat passé est notre meilleure analogie pour le réchauffement futur, et nos résultats laissent entendre que les terres situées à ces très hautes latitudes dans l’Arctique pourraient se réchauffer encore plus que prévu au cours du siècle à venir », a déclaré Axford. « Mais rien dans le passé de la Terre n’est un analogue parfait parce que ce qui se passe aujourd’hui est totalement sans précédent. »

Ces travaux ont été soutenus par l’Office des programmes polaires de la National Science Foundation (NSF) (bourses 1108306 et 1107411), une bourse de recherche de troisième cycle de la NSF, la Geological Society of America et l’Institute for Sustainability and Energy de Northwestern.