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THEMES : percer le mystère de l'expansion des tropiques

  • 13.11.2017

Dans le cadre de son programme Climate Initiative, la Fondation BNP Paribas soutient le projet THEMES. Son objectif ? Mieux comprendre l’interaction entre le changement climatique et la cellule de Hadley (mouvement atmosphérique à grande échelle qui redistribue la chaleur depuis l’équateur jusqu’aux tropiques) et qui étend les zones sèches subtropicales dans l’Hémisphère Sud.

Les cernes de croissance des arbres ont des choses à nous dire. Elles nous parlent de changement climatique !

Nul autre événement climatique extrême n’affecte autant de personnes dans le monde que les sécheresses. Durant les 30 à 40 dernières années, on observe une augmentation de leur fréquence dans les régions sub-tropicales. Une augmentation qui pourrait être liée à la modification observée de la taille des cellules atmosphériques dites de Hadley. Ces circulations sont des mouvements de convection d’air à grande échelle qui redistribuent la chaleur depuis l’équateur jusqu’aux tropiques, de part et d’autre du globe. 

Dans la zone équatoriale, l’air chaud monte, se refroidit et se sature en humidité. C’est ce qui explique les pluies incessantes au niveau équatorial. Les mouvements atmosphériques emportent ensuite ces masses d’air en altitude de part et d’autre de l’équateur vers les tropiques, jusqu’à ce qu’elles finissent par redescendre dans les régions subtropicales, sous forme d’air très sec. Tous les grands déserts du monde (Sahara, désert d’Atacama…) se trouvent sous ce mouvement descendant d’air sec. Or, depuis vingt à trente ans, les chercheurs observent une expansion des cellules de Hadley en direction des pôles

« On estime qu’elles gagnent 0,5 à 1 degré de latitude dans chaque hémisphère par décennie depuis les années 80 », précise Valérie Daux, du Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (CNRS/CEA/Université de Versailles Saint Quentin). Toutefois, les mécanismes sous-jacents de cette expansion en cours restent aujourd’hui inconnus. C’est à cette question que s’attaque une équipe de chercheurs européens, nord-américains et sud-américains, dirigée par Valérie Daux.

“ Nous voulons nous servir des arbres répartis tous au long de la cordillère des Andes pour reconstruire les épisodes de sécheresse passés et mieux caractériser la tendance à l’assèchement en cours. ”

Valérie Daux

Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (CNRS/CEA/UVSQ) 

Arbres millénaires

Pour certains chercheurs, l’accroissement des cellules de Hadley serait un des effets de la variabilité climatique naturelle. Alors que pour d’autres, cette expansion serait liée au réchauffement global en cours

Pour tenter de départager ces deux hypothèses, les chercheurs veulent faire parler les arbres de la cordillère des Andes. « C’est le seul endroit au monde où il existe un continuum d’arbres depuis les tropiques jusqu’aux hautes latitudes », explique la dendro-Isotopiste française.

D’où l’idée d’aller interroger ces arbres, depuis la Bolivie jusqu’à la Patagonie. Car les arbres conservent dans leur bois les conditions de leur croissance, les stress qu’ils ont subis

C’est le seul endroit au monde où il existe un continuum d’arbres depuis les tropiques jusqu’aux hautes latitudes.

L’équipe de Valérie Daux analyse la composition isotopique du carbone et de l’oxygène présents dans les différents anneaux de croissance, ce qui permet de renseigner notamment les variations de températures. Deux autres équipes, au Chili et en Argentine, étudient les vitesses de croissance, via les largeurs des cernes. Et une troisième équipe écossaise s’intéresse quant à elle à la densité du bois. « Chacune de ces différentes approches nous donne des indications sur les conditions de croissance de ces arbres », précise Valérie Daux. Les chercheurs espèrent pouvoir remonter sur au moins 1000 ans, voire plus, car certains arbres (des cyprès de Patagonie) ont été datés de plus de 3000 ans.

faire parler les arbres de la cordillère des Andes.

Arbre Austrocedrus sensible au climat, Nord de la Patagonie - Noyau d'arbre ©R. Villalba, IANIGLA

Du passé au futur

Après les missions d’échantillonnages prévues entre l’automne 2017 et le printemps 2018, il s’agira dans un premier temps de dater les carottages réalisées dans les arbres, puis de mener les différentes analyses dans les 5 laboratoires partenaires. « Ce travail de fourmi nous permettra de reconstruire pour la première fois les variations passées de températures et de précipitations ainsi que d’autres indicateurs hydroclimatiques (sécheresse) dans cette région. Nous pourrons dès lors reconstituer l’évolution de la taille et de l’intensité de la cellule de Hadley au cours du temps et caractériser l’assèchement en cours », conclut la chercheuse. De quoi apporter des éléments de réponse quant aux mécanismes sous-jacents à l’expansion actuelle.

Parallèlement, une équipe de modélisateurs français va travailler sur les séries météorologiques existantes depuis 1950 pour cette région du monde et sur les modélisations climatiques. La combinaison des reconstitutions hydroclimatiques réalisées à partir des cernes des arbres, des données météorologiques et des résultats de la modélisation permettra d’éclaircir les liens qui existent entre les variations de pluviosité, l’expansion des déserts et celle de la cellule de Hadley. Ce qui, dans un second temps, permettra également de faire tourner les modèles de simulation avec les différents scénarios d’émissions de gaz à effet de serre futurs, afin de mieux prédire l’évolution hydroclimatique dans cette région du monde.

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