Voyage à travers les climats de la Terre
Gilles Ramstein
Odile Jacob
Préface de Michel Brunet9
Avant-propos13
Chapitre 1 - Échapper à la glaciation totale19
Bombardements primitif et tardif19
Le début de l'histoire du climat20
Soleil faible, climat chaud21
Premières pistes, premiers soupçons24
Un deuxième comparse potentiel25
Un ballet de gaz à effet de serre28
Qu'y a-t-il derrière Gaïa ?30
Chapitre 2 - La régulation thermique par les gaz à effet de serre
dans un monde sans oxygène33
Retour sur l'Archéen33
Origine de l'oxygène sur Terre35
À la recherche des premières traces de vie36
L'atmosphère de l'Archéen39
Pourquoi il faut «complexifier» la description du système
en faisant appel aux gaz à effet de serre41
Chapitre 3 - La montée en puissance de l'oxygène
et le premier accident thermique45
Un petit bol d'oxygène pour la route45
L'énigmatique évolution de l'oxygène46
Puits et source d'oxygène48
Le grand événement : la montée en puissance de l'oxygène
(2,4-2,2 Ga)48
L'effet des glaciations globales (800-600 Ma)52
L'oxygène et ses fluctuations56
Des tentatives de reconstruction de l'histoire de l'oxygène59
Et le climat dans tout ça ?61
Chapitre 4 - Un autre monde oxygéné et chaud65
Survol des changements dans l'atmosphère et l'océan65
Bactéries et eucaryotes67
Les causes de l'extraordinaire diversification des eucaryotes68
Quel océan pour l'essor des eucaryotes ?70
Ce qui a limité l'essor des eucaryotes71
Les prémices de l'explosion cambrienne72
Chapitre 5 - Le second accident : comment la Terre est entrée
et sortie d'épisodes de glaciation globale75
Petit rappel sur les chauds et froids du Protérozoïque75
Des calottes de glace sur l'équateur77
Les mystères s'accumulent80
Une solution à tous les paradoxes ?82
Snowball Earth et biologie84
Glissements progressifs vers la glaciation globale86
Force et faiblesse de la théorie : l'acidification des océans90
S'extraire d'une Terre gelée : plus difficile que prévu91
Comment mesurer la durée d'un épisode glaciaire ?92
Chapitre 6 - Une Terre stabilisée ?95
Une transition... tranquille ?95
Modéliser le cycle du carbone à l'échelle géologique98
Survol des climats du Paléozoïque101
Essor de la végétation continentale et basculements climatiques
au Dévonien104
Ère secondaire : toujours très chaud, mais orageux
en fin de journée ?109
Qu'en est-il de la régulation du cycle du carbone ?112
Chapitre 7 - Dérégulations, crises et extinctions115
Temps long, temps court115
Brève description des concepts uniformitariste
et catastrophiste116
Petit survol des extinctions majeures117
Les causes possibles des extinctions majeures118
L'extinction la plus connue : la limite Crétacé-Tertiaire123
L'extinction la plus massive et la plus mystérieuse :
la crise Permo-Trias125
Tant d'hypothèses et si peu de scénarios quantifiés128
Mais est-ce que toutes ces crises ont une même cause ?128
Déstabiliser les réserves de clathrates : une bombe potentielle ?132
Comment se forment les clathrates ?133
Quelles traces de bouffées de méthane135
Ça swingue au Néoprotérozoïque136
Retour sur la limite Permo-Trias137
Chaud devant ! La limite Paléocène-Éocène :
un candidat idéal ?139
Catastrophes et climat141
Chapitre 8 - La lente descente vers le froid143
Le rideau s'ouvre sur le Tertiaire143
Le CO2 baisse, les calottes s'installent144
Comment s'englacent les deux hémisphères148
Un bref renversement de tendance149
Sans bulles, comment retracer l'évolution du CO2
atmosphérique ?150
Des constats aux causes153
Surrection de montagnes et baisse du CO2154
Une autre explication : les bassins océaniques
et les mers épicontinentales155
Une mer disparaît157
Quand le Tertiaire s'achève159
Chapitre 9 - L'émergence de l'homme, dans quel climat ?161
Retour de balancier161
Modéliser climat et biosphère pour mieux appréhender
l'évolution des ancêtres de l'homme162
La première sortie d'Afrique164
À la recherche du climat de l'optimum Miocène165
Les causes d'une embellie pendant la plongée du climat
vers le froid167
Planter le décor climatique à l'apparition de Toumaï170
La théorie des refuges arides173
Reconstituer l'environnement d'Abel et de Toumaï174
De Toumaï à Abel174
Une version climatique de l'«East Side Story»178
Lucy et ses frères181
Chapitre 10 - La petite musique de Milankovitch185
Des variations climatiques rapides185
Un génial précurseur186
Paramètres orbitaux187
Des moraines des Alpes aux ébauches de la théorie astronomique
des climats188
L'émergence du cycle du carbone190
Le retour triomphal de la théorie astronomique192
La renaissance de la théorie astronomique192
Vers une théorie unifiée194
Un tiercé gagnant, mais dans le désordre195
Des outils numériques de simulation du climat s'attaquent
à la théorie de Milankovitch196
La théorie de Milankovitch au crible de la modélisation200
Première station : le Crétacé moyen (100 Ma)202
Les sapropels : un analogue possible ?204
Encore plus loin : seconde station206
Dernière étape : dans le froid de la Terre englacée207
L'homme peut-il pour un temps brouiller les pistes ?208
Chapitre 11 - Rapide tour d'horizon de paléo-indicateurs
au Quaternaire213
Un monde encore plus froid mais bien mieux documenté213
Petit voyage en pays de proxies. Pollens de toutes les espèces215
Des stalagmites et stalactites poussent et enregistrent
le climat216
Les précipitations reconstruites... du fond des lacs218
Des proxies des climats froids et polaires219
Passer de l'hypothèse à la démonstration220
Du continent aux océans : des indicateurs différents,
une même démarche221
Des pollens aux foraminifères planctoniques223
L'isotope s'en mêle224
Les masses d'eau se sont réorganisées entre océan glaciaire
et océan interglaciaire227
En appui des assemblages de foraminifères :
l'utilisation d'autres paléothermomètres227
Synthèse et convergence228
La force des reconstructions
tient au croisement des données230
D'autres indicateurs climatiques
pour la période plus récente230
Les isotopes de l'oxygène et de l'hydrogène
viennent au secours du 13C et des cernes d'arbres232
Chapitre 12 - Le dernier million d'années :
un climat qui oscille à «hautes fréquences»235
Planter le décor du Quaternaire235
Une certaine diversité dans la régularité236
Le retour de Milankovitch et d'Arrhenius239
Plus froid, mais surtout plus instable242
Événements abrupts et impact global244
Une vidange des calottes de glace ?246
Une théorie intégrée247
Gros plan sur H4249
Des événements abrupts et des hommes251
Le dernier déclin de l'empire des glaces252
Une fonte chaotique253
L'Holocène : notre monde255
Le Sahara vert256
Depuis quand la perturbation anthropique
a-t-elle un effet global ?256
Dix ans après, peut-on dire que la pression anthropique
a débuté près de 5 000 ans avant la révolution industrielle ?259
Le dernier millier d'années avant de rentrer chez nous259
Améliorer notre compréhension du climat futur passe
par l'étude des climats passés261
Deux périodes phares des paléoclimats263
Deux illustrations264
Chapitre 13 - Projections d'un avenir... incertain267
Retour à l'Anthropocène267
Quelques nuages dans les projections climatiques269
L'exemple du protocole de Montréal
et les limites de ce modèle pour les gaz à effet de serre271
Consensus et conflit273
L'exemple du difficile consensus sur la question de la remontée
du niveau marin d'ici à la fin du siècle274
L'établissement du consensus278
Agir dans l'incertitude280
Tout est question de temps...282
Perturbations et ruptures283
Rupture de la cryosphère et ses implications
sur la dynamique de l'océan284
Comment fondent les calottes ?285
Un peu moins de sel... et tout est différent286
Ruptures sur le cycle du carbone : la fonte du pergélisol288
Ruptures sur le cycle du carbone :
la déstabilisation des clathrates289
Ruptures sur le cycle du carbone :
vers une réorganisation des réservoirs ?290
S'agit-il de sauver le climat ?291
L'homme n'est pas davantage le centre du monde
que la Terre n'est le centre de l'univers292
Penser «Gaïa» ou «rentabilité immédiate»293
Chapitre 14 - Dérégulations, accident et disparition297
Inventaire avant embarquement297
L'Anthropocène : un feu d'artifice
ou des conséquences à long terme298
La disparition physique300
Antichambres302
CO2 atmosphérique, arrêt de la photosynthèse ?303
La perte des eaux306
Le visage de la Terre se fige309
Un dernier scénario : l'accident311
Retour à la maison312
Épilogue - Station terminus : tout le monde descend315
Sursaut ou effondrement316
Voyager libre...318
...mais pas seul318
Glossaire321
Les grandes étapes du climat et de la vie sur Terre331
Bibliographie333
Remerciements341
Crédit des figures343