Pourquoi les éruptions tropicales peuvent refroidir l’Europe pendant des années ?

Les éruptions volcaniques libèrent de grandes quantités de dioxyde de soufre dans la haute atmosphère. Ce gaz réagit avec la vapeur d’eau et l’oxygène pour former de minuscules gouttelettes d’acide sulfurique, appelées aérosols. Ces particules diffusent et réfléchissent une partie du rayonnement solaire vers l’espace, contribuant ainsi à refroidir la planète pendant plusieurs mois, voire plusieurs années.

De nouvelles recherches

Une nouvelle étude, récemment publiée dans la revue scientifique Geophysical Research Letters, s’est intéressée à l’influence de la localisation géographique des volcans sur l’intensité du refroidissement observé dans l’hémisphère Nord. Des études précédentes avaient montré que les éruptions volcaniques survenant aux latitudes moyennes, entre 30° et 70° (également appelées régions extratropicales), provoquaient un refroidissement plus important que les éruptions tropicales d’une intensité comparable.

Les chercheurs ont utilisé un modèle climatique de la NASA pour simuler les différences entre les éruptions tropicales et extratropicales, en faisant varier les quantités de gaz soufrés libérées ainsi que les saisons auxquelles se produisent les éruptions, en été ou en hiver. L’équipe n’a trouvé aucun élément indiquant que la localisation d’un volcan entraîne, à elle seule, un refroidissement accru dans l’hémisphère Nord. Les résultats ont toutefois montré que les éruptions extratropicales pouvaient provoquer un refroidissement deux fois plus important, et non 7,5 fois plus important comme le suggéraient les études précédentes.

Les éruptions extratropicales pourraient entraîner un refroidissement plus important en raison de la concentration des aérosols microscopiques dans le seul hémisphère Nord. À l’inverse, les aérosols issus des éruptions tropicales se dispersent dans les deux hémisphères sous l’effet des courants atmosphériques. Ce phénomène constitue le seul mécanisme connu susceptible d’expliquer un refroidissement accru dans les régions extratropicales. Aucun processus connu ne permet toutefois d’expliquer une amplification du refroidissement d’un facteur 7,5.

Ce que les chercheurs ont découvert

Le Dr Zachary McGraw, de l’université Columbia, et son équipe ont confronté cette hypothèse aux données climatiques anciennes afin de comprendre comment les éruptions tropicales et extratropicales du passé ont influencé les conditions météorologiques. Pour leurs recherches, ils se sont notamment appuyés sur les cernes de croissance des arbres, qui constituent de précieux indicateurs des conditions climatiques passées. Ces anneaux de croissance sont généralement plus larges lors des saisons chaudes et humides, et plus étroits pendant les périodes froides et sèches.

L’équipe a étudié les données issues des cernes des arbres en les comparant aux archives historiques de plusieurs éruptions extratropicales, notamment celles survenues en Islande en 1783, aux latitudes moyennes en 536 apr. J.-C. et en Alaska en 43 apr. J.-C. En raison du manque d’éruptions extratropicales récentes, les chercheurs ont simulé plus de 100 000 éruptions similaires ainsi que les refroidissements qui en auraient résulté. Ces simulations ont ensuite été comparées à plusieurs éruptions tropicales survenues après 750 apr. J.-C., afin d’identifier les tendances climatiques consécutives aux éruptions et de vérifier si les modèles reproduisaient fidèlement les variations du climat enregistrées dans les archives historiques.

Le refroidissement de l’hémisphère Nord coïncide plus fréquemment avec les éruptions tropicales. Les éruptions extratropicales étant plus rares, leur influence sur les températures de l’hémisphère Nord est moins importante. De plus, les aérosols issus des éruptions extratropicales restent moins longtemps dans l’atmosphère (jusqu’à 9 mois) que ceux provenant des éruptions tropicales (jusqu’à 3 ans). Cette différence s’explique notamment par l’émission de gaz soufrés à des altitudes plus basses, l’élimination des aérosols par les précipitations, sous forme de pluie ou de neige, dans des climats plus humides et plus froids, ainsi que par leur transport des latitudes moyennes vers les pôles.

L’analyse et la comparaison de ces résultats permettent aux scientifiques de mieux comprendre les effets des éruptions volcaniques sur les températures et de les distinguer des tendances climatiques à plus long terme, influencées par d’autres facteurs, comme les émissions de gaz à effet de serre d’origine humaine. Les éruptions tropicales jouent ainsi un rôle plus important dans le refroidissement de l’hémisphère Nord que les éruptions extratropicales. Ces connaissances permettent aux scientifiques de mieux modéliser la dispersion des aérosols à l’échelle planétaire, d’évaluer les conséquences potentielles sur la production agricole et la sécurité alimentaire mondiale, ainsi que les risques de conflits liés à l’accès aux ressources, susceptibles d’entraîner une instabilité géopolitique. Elles contribuent également à élaborer des stratégies pour mieux anticiper et gérer les risques climatiques.

Référence de l'article

McGraw et al.. No evidence for strongly enhanced Northern Hemisphere cooling from extratropical versus tropical eruptions.