Nouveau voyage au centre de la Terre de Vincent Courtillot

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

Gilles Delaygue

LGGE, Univ. Joseph Fourier, Grenoble

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

04/12/2009

Résumé

Avis et aide à la lecture d'un livre atypique.


Le livre

Nouveau voyage au centre de la Terre, Vincent Courtillot, 2009, Odile Jacob, collection Sciences, 352p., ISBN 978-2-7381-1939-1

Présentation rapide du livre

Remarque générale de lecture du livre  : quand une figure semble « introuvable », c'est qu'elle est dans les pages centrales en couleur.

Ce livre est constitué de trois parties : une première partie consacrée au climat et aux controverses actuelles ; une deuxième qui est une présentation de la Terre, de sa surface jusqu'à son centre ; et une troisième et dernière partie qui retrace le parcours d'un scientifique et de son équipe reliant le fonctionnement interne de la Terre et ses expressions en surface au climat et aux grandes extinctions en masse.

Trois parties, trois objectifs, trois styles.

La première partie est écrite sur le mode défensif. Elle présente les idées de l'auteur sur les facteurs d'évolution récente du climat, idées qui ne font pas aujourd'hui l'unanimité, pour lesquelles il est passé autant de temps à apporter des arguments qu'à défendre ses positions quitte, parfois, à dénigrer le travail, les méthodes et les limites des autres (méthodes et limites que l'on retrouve aussi dans le travail de l'auteur présenté par la suite).

La deuxième partie est un exposé des connaissances actuelles sur l'intérieur de la Terre, c'est la partie la plus "classique", ou la plus conforme aux attentes d'un ouvrage de vulgarisation scientifique de bon niveau. En plus des faits, des historiques sont proposés afin de se replacer dans la science passée en mouvement. Le rythme est rapide, des jalons sont posés, tout semble s'assembler devant nos yeux. Les transitions se font d'elles-mêmes, tellement l'exposé rend évident la nécessité de passer au chapitre suivant pour répondre aux questions posées par le chapitre précédent.

La dernière partie s'appuie sur les bases posées dans l'exploration de l'intérieur de la Terre pour une série d'allers-retours entre surface et intérieur afin de nous présenter une démarche d'investigation cherchant à expliquer l'objet géologique que sont les traps, ses causes internes et ses conséquences externes. Cette présentation de plus de 20 ans de recherches nous montre les différentes étapes que sont les intuitions, les vérifications, le doute, mais aussi et surtout, le retour sur le terrain, la complémentarité des approches pluri-disciplinaires, le développement des techniques, l'acquisition raisonnée de données et observations multiples, le traitement de données, l'utilisation de modèles numériques, la proposition de mécanismes physiques lorsque cela est possible. La démonstration est globalement convaincante.

Première partie : vulgarisation ou débat public mal placé ?

Avis d'un lecteur géologue (O.D.)

Vincent Courtillot, chercheur reconnu en géophysique pour ses études, entre autres, en paléomagnétisme, s'est intéressé depuis une trentaine d'années aux traps volcaniques et aux extinctions biologiques en masse des derniers millions d'années (voir troisième partie du livre). Ceci l'a amené à chercher et proposer des liens de cause à effet entre émissions volcaniques et perturbations climatiques, puis à s'intéresser au climat en général et à ses variations récentes et actuelles en particulier.

Les principaux facteurs contrôlant le climat sont rappelés : facteurs externes (paramètres astronomiques et Soleil) et facteurs internes (tectonique, CO2). Le climat est abordé du point de vue de son marqueur principal : la température. Limitons-nous ici aux remarques les plus générales suite à la lecture du livre.

Les précautions de mesure de la température et la difficulté de calcul d'une température moyenne globale sont rappelées surtout pour dénoncer la validité, ou plutôt la précision, de séries temporelles de mesures ayant fait intervenir des techniques différentes et pour remettre en cause l'importance de l'amplitude des variations récentes de la température globale. Ceci n'empêche pas de proposer de nouvelles courbes, montrées comme contre-arguments aux tenants du "politiquement correct", courbes normalement tout autant entachées d'erreur que les courbes dénoncées. Recalculer la moyenne de la température sur l'Europe du Nord à partir des mêmes séries temporelles que les autres ne peut donner de nouveaux résultats que si l'on fait des hypothèses différentes dont la validité devrait être discutée. De plus, il est alors impossible de directement comparer ces calculs locaux à la moyenne globale, car en élargissant petit à petit le domaine géographique considéré, de nouvelles séries temporelles locales seraient à prendre en compte ce qui pourrait donner des courbes différentes à chaque extension géographique. En outre, la distinction n'est pas toujours suffisamment faite entre température moyenne globale et température moyenne locale. On ne peut parler de variations locales de température qu'en précisant la latitude. En effet, pour une variation moyenne globale donnée, les variations locales à l'équateur seront sensiblement équivalentes mais pourront être de plus en plus forte lorsqu'on se déplace vers les hautes latitudes. Ainsi, l'écart de température entre la dernière glaciation (-20ka) et le dernier maximum holocène (-8ka) est estimé à 6-7°C pour la température moyenne terrestre, alors que dans le Nord-Est de la France les variations locales sont estimées à 16 à 22°C.

Les variations de la teneur en CO2 de l'atmosphère au cours du temps constituent un point important. Mais au fil des pages, cette variation est donnée avec plus ou moins de précision, comme si aucune série complète n'était disponible (telle quelle ou recompilée par l'auteur). Petit exercice nécessitant un scanneur et un logiciel de retouche photos : scannez les courbes 2-2 p.40 et 2-4 p.45, retenez les portions correspondant à la période 1750-2000, mettez-les aux mêmes échelles et superposez. Le caractère plat annoncé pour la courbe 2-2 est nettement moins flagrant qu'avec l'équivalent issu de la figure 2-4 (ce qui semble perceptible à l'oeil nu mais mérite le petit exercice proposé pour en être sûr, tant les échelles graphiques sont différentes).

Figure 1. Comparaison de deux courbes de teneur atmosphérique en CO2

Petit exercice de retouche d'images : superposition des figures 2-2 p.40 et 2-4 p.45.


Vincent Courtillot rappelle que les données sur les climats passés (derniers 400 ka) montrent que les variations de CO2 dans l'atmosphère miment les variations de températures avec systématiquement un temps de retard : l'effet de serre lié à ce CO2 est donc un possible facteur aggravant mais pas la cause initiale du réchauffement. Ceci est vrai et reconnu de tous les climatologues. Malheureusement, il n'est pas rappelé que, pour la première fois depuis 400 000 ans, on observe depuis 100-150 ans une hausse du CO2 atmosphérique qui précède la hausse de température. La hausse actuelle du CO2 est imposée au système climatique, ce n'est pas une conséquence du réchauffement (voir par exemple les conférences de M. Desmet et V. Masson-Delmotte). Scénario différent pour l'actuel par rapport au passé, donc processus différents, ou du moins importances relatives différentes entre les facteurs contrôlant les variations climatiques en cours.

Le travail de l'auteur sur le climat repose ici sur le traitement numérique de séries temporelles de données entre lesquelles des corrélations sont recherchées. Remarquons que les puissants outils numériques de traitement de données ne permettent pas de s'assurer d'un lien de cause à effet entre les séries mises en regard. Tenter de corréler deux séries temporelles suppose l'hypothèse initiale d'un lien de cause à effet que l'on veut mettre en évidence ou quantifier. Trouver une (certaine) corrélation ne prouve aucunement un lien de cause à effet. Il est nécessaire de trouver, proposer des mécanismes physiques reliant les paramètres corrélés. Alors seulement, il est possible de tester cette hypothèse et de quantifier la part du ou des mécanismes proposés dans l'évolution des séries temporelles. Remarquons aussi que cette modélisation peut être un préalable à la quantification de la corrélation dans le cas de phénomènes non-linéaires (cause et effet ne suivent pas des évolutions "parallèles" dans un graphique). Or, l'auteur rappelle que de nombreux processus contrôlant le climat sont non-linéaires, ont des effets de seuil (des à-coups, des marches d'escalier). En général, ces processus non-linéaires sont pressentis car ils semblent apparaître sur certaines périodes (les plus linéaires) ou sont connus comme étant des processus potentiellement importants. Aussi, affirmer qu'un facteur explique 75% des variations de la température sans proposer un mécanisme explicatif testable, n'est que constater une relation mathématique statistique entre deux séries temporelles et ne prouvent rien... si ce n'est que d'autre relations statistiques sont nécessaires pour expliquer les 25% restants... et que 100% du signal mériterait des explications physiques.

Un dernier point : la controverse liée à un article de Courtillot et al . de 2007, à laquelle il est fait référence à la figure 2-3 et p.82. Dans l'article initial, une courbe présente, entre autres, les variations temporelles de l'irradiance solaire, S(t), et de la température globale moyenne, Tglobe. Il en résulte une "bonne corrélation" entre S(t) et Tglobe. Devant cette courbe, MM. Bard et Delaygue écrivent un commentaire à cet article, dans lequel ils retracent les variations temporelles de S(t) et Tglobe en utilisant les séries complètes disponibles (et non pas tronquées comme dans l'article initial pour l'irradiance) : la corrélation ne saute alors plus vraiment aux yeux. L'irradiance solaire annoncée dans l'article initial n'est en fait que la partie UV de l'irradiance, de plus la température moyenne utilisée n'est pas celle de la Terre, mais des terres situées au Nord de 20° de latitude Nord. Dans la réponse à ce commentaire, les auteurs redonnent de nouveaux liens vers les données sources. Cependant, l'éditeur de la revue se fend d'une note expliquant qu'une dernière correction des auteurs sur la source des données rectifie bien les auteurs des données mais que, en ce qui concerne la température «  instead of global, annual means they are seasonal estimates from land regions north of 20°N  » (au lieu d'être les moyennes annuelles globales, elles sont les estimations obtenues à partir des terres de latitude supérieure à 20°N). Il conclut que chacun peut se faire sa propre opinion s'il a accès aux fichiers de données corrects (ce qui nécessite une recherche, ou l'utilisation des données citées par Bard et Delaygue).

Cette première partie est donc plus une défense de l'auteur devant un public amateur (disons de degré d'expertise non homogène) de positions non (encore ?) étayées devant ses pairs. La recherche avance aussi grâce aux idées nouvelles qui sont testées, vérifiées, confirmées ou infirmées. Il est vrai que certaines théories ou faits ont été durement contestés avant d'être reconnus plus tard, ce qui ne signifie pas pour autant que toute proposition nouvelle, aussi politiquement incorrecte soit-elle, et aussi durement fut-elle combattue, finira un jour par devenir la nouvelle vérité. N'oublions pas le droit à l'erreur ( errare humanum est ...), ni le doute nécessaire qui permet de retravailler ses propres études pour en reconnaître les faiblesses éventuelles (... perseverare diabolicum ).

Articles cités dans cette section :

  • V. Courtillot, Y. Gallet, J.-L. Le Mouël, F. Fluteau, A. Genevey. 2007. Are there connections between the Earth's magnetic field and climate? Earth Planet. Sc. Lett. 253:328-339 Doi:10.1016/j.epsl.2006.10.032
  • E. Bard, G. Delaygue. 2008. Comment on "Are there connections between the Earth's magnetic field and climate" by V. Courtillot, Y. Gallet, J.-L. Le Mouel, F. Fluteau, A. Genevey EPSL 253, 328, 2007 . Earth Planet. Sc. Lett. 265:302-307 Doi:10.1016/j.epsl.2007.09.046
  • V. Courtillot, Y. Gallet, J.-L. Le Mouël, F. Fluteau, A. Genevey. 2008. Response to comment on "Are there connections between Earth's magnetic field and climate, Earth Planet. Sci. Lett., 253, 328-339, 2007" by Bard, E., and Delaygue, M., Earth Planet. Sci. Lett. 265, 302, 2008 . Earth Planet. Sc. Lett. 265:308-311 Doi:10.1016/j.epsl.2007.09.031
  • R.D. van der Hilst. 2008. Editorial note . Earth Planet. Sc. Lett. 268:1 Doi:10.1016/j.epsl.2008.01.020

Analyse d'un climatologue (G.D.) sur cette première partie climatiques (pp.19-83)

Voici une sélection d'erreurs factuelles :

  1. (p.19) « Le climat est souvent défini par les spécialistes comme la moyenne, sur (au moins) trente ans, des conditions d'une région donnée, reconstituées à partir des enregistrements de la température et des précipitations. C'est plutôt un système qui comprend l'atmosphère, l'hydrosphère, la lithosphère et la biosphère, en interactions permanentes par le biais de processus physiques, chimiques et biologiques. »

    Il y a là confusion entre paramètres et composantes du système climatique.

  2. (p.22) « Le paléoclimatologue danois Willi Dansgaard a le premier montré comment les traces d'isotopes de l'hydrogène et de l'oxygène4 emprisonnées dans les glaces pouvaient permettre de reconstituer les climats anciens »

    (note bas de p.22)«  4Il existe deux isotopes stables de l'oxygène, 16O et 18O, dans l'eau de mer (H2O) comme dans la calcite qui y est dissoute (CaCO3)[...] »

    Erreurs et imprécisions : la calcite n'est pas dissoute, mais précipite, dans l'eau de mer ; la sensibilité du fractionnement à la température indiquée dans la note n'est pas celle pour la glace mais pour la calcite ; etc.

  3. (p.24) « Des études plus récentes [Caillon et al. 2003], sur la base d'un degré plus fin de résolution stratigraphique, montrent qu'à l'échelle des dernières déglaciations ce sont les variations de température qui précèdent, d'un millénaire environ, celles de teneur en CO2. »

    La résolution stratigraphique n'y est pour rien : Caillon et al. ont pu détecter une variation de température dans la phase gazeuse, et la comparer avec celle du CO2.

  4. (p.24-25) « Ce n'est donc pas le gaz carbonique qui module en premier ressort les variations de la température, mais plutôt le Soleil qui entraîne des variations de température de l'atmosphère, et avec un certain décalage, de l'océan : quand ce dernier est réchauffé, il dégaze du CO2 (comme une bouteille d'eau gazeuse); quand il se refroidit, il dissout une quantité plus grande de gaz et appauvrit l'atmosphère. »

    Ce n'est pas le Soleil qui est en cause ici (irradiance), mais l'insolation (flux à la surface de la Terre) via les modifications de l'orbite terrestre. Quant au mécanisme de solubilité du CO2 fonction de la température, on sait qu'il n'explique que 20% de la variation glaciaire-interglaciaire du CO2 (100ppm) depuis plus de 20 ans (par ex. Broecker & Peng, 1986).

  5. (p.25 « N'oublions pas que c'est au CO2 naturel, qui a considérablement varié à l'échelle des temps géologiques, que nous devons notre température clémente, la présence d'eau liquide et ainsi l'apparition de la vie sur Terre. »

    (p.39) « N'oublions cependant pas que le gaz qui domine de façon écrasante est en fait la vapeur d'eau. »

    Deux affirmations en contradiction : pour le coup, le CO2 n'y est pas pour grand-chose.

  6. (p.25) « L'épisode dit du « Dryas jeune » correspondant à la dernière brève période froide (d'une durée à peine supérieure à 100 ans)[...] »

    La période du Dryas récent a duré environ un millier d'années.

  7. (p.26) « Ce sont les sédiments très reconnaissables (des « tillites » ou « diamictites », Figure 1-4) laissés par la fonte des glaces de mer... »

    Ces sédiments ont été transportés et déposés par des icebergs (glaces continentales), pas par la glace de mer.

  8. (p.41) « On superpose cependant souvent les deux [courbes d'augmentation du CO2 et de la température globale], et l'on en tire la conclusion que, depuis deux siècles, c'est cette augmentation de la concentration en dioxyde de carbone qui cause l'élévation de température3. »

    (note de bas de p.41) «  3 Et des modèles numériques élaborés viennent apparemment étayer cette conclusion.  »

    La comparaison entre ces deux courbes en augmentation n'est aucunement une preuve avancée par les climatologues. Les mécanismes physiques reliant gaz à effet de serre et température (connus et quantifiés depuis plus d'un siècle, cf. article de Svante Arrhenius en 1896) ont permis de quantifier l'impact de l'augmentation des gaz à effet de serre : cette augmentation explique l'essentiel de l'augmentation de température pendant au moins la seconde moitié du XXe siècle (cf. conclusion citée du GIEC en note 33, ci-dessous).

  9. (p. 42) Sur la figure 2-3, issue d'une étude de Courtillot et collaborateurs de 2008, la courbe de température globale est tronquée en 1992, et celle de l'irradiance totale commence seulement en 1952, sans aucune raison. L'extension de ces courbes sur toute la période de la figure diminue la corrélation annoncée (cf. figure 1 de Bard et Delaygue, 2008).
  10. (p.43) « Cette tendance [« tendance magnétique globale »] est semblable à celle de l'irradiance solaire, comme l'ont noté également Sami Solanki et Peter Foukal. »

    Il a été montré depuis plus de 10 ans (par ex. Cliver et al., 1998) que l'indice magnétique global aa est fortement corrélé avec l'activité solaire, bien plus que les indices régionaux proposés par Courtillot et al. (2007) et reproduits sur la figure 2-3 (voir figure 1 de Bard et Delaygue, 2008).

  11. (p.43) « À l'aide d'un petit modèle simple, Scafetta et West ont calculé que les trois quarts du réchauffement observé entre 1900 et 1980 étaient d'origine solaire[...] »

    Ce « modèle simple » est une simple corrélation mathématique et ne contient pas de physique, il est donc incapable de prouver l'origine du réchauffement. L'étude requiert donc l'hypothèse que le soleil est en partie responsable du réchauffement, et permet alors de quantifier sa contribution. Une critique complète de cette étude de Scafetta et West est réalisée par Benestad & Schmidt (2009).

  12. (p.44) « Ces isotopes se forment dans la haute atmosphère sous l'effet du rayonnement cosmique solaire et galactique. »

    Essentiellement sous l'effet du rayonnement cosmique galactique, le rayonnement solaire contribue seulement en cas d'éruptions violentes.

  13. (p.44) « [...]où l'on peut désormais remonter jusqu'à 800 000 ans environ, grâce aux 3000 mètres atteints par le forage Vostok »

    Ces résultats ont été obtenus sur le forage de Dôme Concordia, dans le cadre du programme EPICA (EPICA, 2004)

  14. (note 9 en bas de p.45) « Un modèle purement radiatif,[...], dit « Energy Balance Model » ou EBM. »

    Un tel modèle prend en compte, non seulement, les échanges d'énergie par radiation mais aussi par diffusion et advection pour simuler les phénomènes climatiques à la surface du globe.

  15. (p.45) « Thomas Crowley a récemment évalué à l'aide d'un modèle numérique les effets respectifs des différents facteurs du changement climatique depuis mille ans. »

    L'étude citée de T. Crowley date de l'année 2000. Depuis, des simulations du climat du dernier millénaire ont été réalisées avec les modèles les plus complexes disponibles (GCM couplant océan et atmosphère : par ex. Zorita et al. 2005).

  16. (p.54) « L'irradiance solaire, modulée par les variations de l'orbite de la Terre, est le principal facteur d'évolution à long terme du climat. »

    L'irradiance solaire est le flux d'énergie rayonnée par le soleil, il est donc indépendant de l'orbite de la Terre. Les variations de l'orbite terrestre modulent le flux d'énergie reçue à la surface de la Terre, l'insolation.

  17. (p.57) « [...]la fameuse «courbe en crosse de hockey », popularisée par Michael Mann et ses collaborateurs sous diverses formes depuis vingt ans. »

    La première publication de M. Mann et collègues présentant cette courbe date de 1998.

  18. (p.57-58) « [...]températures de l'eau et de l'air supposées égales pour les mesures océaniques[...] »

    Les températures de l'eau et de l'air au dessus de l'océan sont bien entendu considérées séparément, la première pour calculer les variations de la température océanique, la seconde pour les variations de température de l'air de surface.

  19. (p.58) « [...]estimer l'incertitude des mesures moyennes finales. Il n'y a que peu de temps qu'une telle analyse a été menée de manière approfondie (en 2006 par Philip Brohan et collaborateurs). »

    Les analyses des mesures de température et de leurs incertitudes remontent au moins aux années 50 (Mitchell, 1961). Les compilations extensives et l'important travail statistique de ces données ont débuté dans les années 70-80 (Jones et al., 1982).

  20. (p.58) « Ces auteurs rappellent qu'on peut ajouter des volumes et obtenir un volume, mais que la somme de deux températures n'est pas (physiquement) une température et ne peut représenter l'évolution de l'énergie interne d'un système. »

    Les estimations des variations de température en moyenne globale (ou hémisphérique) se basent sur les moyennes des mesures (pondérées par la surface de la région qu'elles représentent).

  21. (p.64) « Fig 3-4: Les extrema se correspondent de manière remarquable, avec une observation étonnante : avant 1970 les maxima des taches solaires correspondent (un pour un) aux maxima de la durée de vie; après 1970 cette relation s'inverse et ce sont les minima solaires qui correspondent aux maxima de la durée de vie de la température les plus marqués. »

    Figure 3-4 : avant 1970, sur les 5 maxima des taches solaires, 3 (autour de 1918, 1928, et 1937) correspondent assez bien aux maxima de "durée de vie", un moins bien (1947) et le dernier pas du tout (1957). Les pics majeurs de « durée de vie » autour des années 1934 et 1960 n'ont, eux, pas de correspondant en taches solaires. Après 1970, sur les 3 minima des taches solaires, 2 correspondent aux maxima de « durée de vie ». Finalement, sur les 10 extrema de cette période (taches solaires et « durée de vie »), 5 à 6 correspondent, soit 1 sur 2, un score assez faible. L'incertitude temporelle des données est inférieure au mois et ne peut donc expliquer de tels décalages entre extrema.

  22. (p.67) « Un retour aux données du Hadley Research Center au moment d'achever l'écriture de ce livre10 s'avère intéressant (Figure 3-7). La courbe du précédent rapport s'arrêtait vers 2000. »

    Les moyennes globales et hémisphériques produites par le Hadley Research Center sont mises à jour à peu près mensuellement. Si un « rapport » (lequel ?) a été publié en 2000, ce n'est donc pas une raison pour ne pas considérer ces mises à jour (et notamment pour arrêter la courbe de température en 1992 sur la Figure 2-3 publiée en 2008).

  23. (p.68) « Même si le réchauffement reprenait bientôt, les projections des derniers modèles du GIEC sont déjà mises en défaut et doivent être révisées. »

    Les modèles pris en compte par le GIEC simulent une variabilité décennale réaliste, de telle façon que des périodes de stabilité et de diminution de la température sur une dizaine d'années sont effectivement simulées (voir à ce sujet l'article récent de Easterling & Wehner 2009 ; ainsi que l'article de S. Foucart dans Le Monde daté du 21 octobre 2009).

  24. (p.68) « Et dans un article du mois d'août 2008 dans Le Monde , Stéphane Foucart, qui avait contribué huit mois plus tôt à jeter l'opprobre sur nos travaux, évoquait un retour des hypothèses sur l'influence du Soleil, au moins pour quelques années, en omettant naturellement de nous citer. »

    Ce « retour des hypothèses » n'existe que pour M. Courtillot, l'importance climatique du soleil est reconnue depuis plusieurs siècles (travaux de Herschel de la fin du XVIIIe) et quantifiée depuis presque 20 ans (par ex. Wigley et Raper 1990 ; voir aussi l'étude de Crowley en 2000 citée p.46).

  25. (p.69) « [...]une corrélation exacte sur un siècle avec une dizaine de maximums solaires[...] »

    Une corrélation « exacte » correspond à un coefficient de corrélation de 1, qui n'est jamais observé entre des séries naturelles. Voir la Figure 3-4 et le point 21, ci-dessus : la corrélation « exacte » est en fait proche de 1 sur 2, soit statistiquement non significative. Comme la « durée de vie » varie à peu près tous les 5 ans, et les taches solaires tous les 11 ans, il y a de fortes chances que des extrema soient en phase par hasard. Aucun coefficient de corrélation n'est donné ici, ni pour la figure 2-3, et pas plus dans l'article de Courtillot et collègues (2007) d'où la figure 2-3 est issue.

  26. (p.70) « 1 W/m2 pour l'amplitude des fluctuations sur onze ans, près de 3 W/m2 pour des périodes plus courtes. En divisant ces chiffres par 4, on obtient 0,2 à 0,7 W/m2[...] »

    Ces fluctuations de l'irradiance doivent être divisées par 4 pour prendre en compte la sphéricité de la Terre, mais également multipliées par 0,7 pour prendre en compte son albédo global (la Terre n'est pas noire mais réfléchit 30% de l'énergie solaire), ce qui donne des fluctuations de l'insolation (flux en surface) comprises entre 0,18 et 0,5 W/m2. Dans leur magistrale démonstration de 2007, Courtillot et collaborateurs avaient oublié ces deux aspects de la Terre, il en manque encore un ici.

  27. (p.70) « Ce chiffre [0,2 à 0,7 W/m2] n'est plus si ridicule au regard du CO2, même si d'autres facteurs (« forçants ») que le Soleil doivent également sans doute être pris en compte. »

    Les autres facteurs « forçants » sont notamment les autres gaz à effet de serre à vie longue d'origine anthropique (CH4, N2O, etc). Le forçage radiatif jusqu'en 2005 dû au CO2 est estimé à 1,7(±0,2) W/m2, celui dû à tous ces gaz à 2,6(±0,3) W/m2 (IPCC 2007, p.204).

  28. (p.71) « Nicola Scafetta et Bruce West viennent d'établir que les variations faibles du Soleil avaient un effet significatif sur le climat et qu'un mécanisme physique (encore inconnu) devait être à l'oeuvre, bien qu'absent des modèles actuels. »

    Cette conclusion est en fait une hypothèse de leur étude (cf. point 11).

  29. (p.71) « Comment négliger a priori de telles variations de l'activité solaire et du vent solaire qu'il nous envoie en permanence ? »

    L'impact climatique de la variabilité des UV a été étudié à l'aide de modèles de circulation générale (par ex. Shindell et al . 2001). En l'absence de mécanismes physiques, l'impact des autres facteurs potentiels ne peut tout simplement pas être évalué.

  30. (p.74) « [...]mais ce [les cernes d'arbres] ne sont pas des enregistreurs fidèles pour des durées plus longues au cours desquelles le climat varie, et cela parce que les arbres s'adaptent aux changements à long terme de leur environnement. »

    En vieillissant, les arbres produisent des cernes de plus en plus fins. Il faut donc corriger cette tendance à partir de l'âge de l'arbre. Cela n'a donc rien à voir avec une adaptation aux changements du climat.

  31. (p.74) « [...]arrivant ainsi à une courbe de températures assez différente de celle de Mann (comparer les Figures 3-1a et 3-1b), bien que l'amplitude des variations en mille ans soit sensiblement la même (0,8ºC). »

    Comme les échelles des deux figures sont très différentes, en âge comme en température, il est difficile de les comparer. Sur le dernier millénaire, la reconstruction de Moberg et collaborateurs présente en fait une amplitude plus forte de quelques dixièmes de degré. Cette reconstruction combinait les archives de façon différente des autres études, ce qui présente des avantages mais aussi des inconvénients.

  32. (p.75) « Ces résultats de Moberg sont évidemment en désaccord avec une autre conclusion du GIEC : « Les températures moyennes de l'hémisphère Nord durant la seconde moitié du XXe siècle ont été [...] de manière vraisemblable (avec une probabilité de plus de 66%) les plus chaudes des derniers mille trois cents ans », c'est-à-dire depuis l'an 700. »

    Moberg et collaborateurs insistent sur le fait que c'est l'amplitude de la température entre les XIIe et XXe siècles qui est modifiée par leur travail, pas le niveau absolu sur ces deux périodes. De fait, les lecteurs pourront vérifier par eux-mêmes sur la Figure 3-1b que la moyenne climatique (sur 20-30 ans) de la "courbe de Moberg" n'est absolument pas en désaccord avec cette conclusion du GIEC.

  33. (p.80) « Un autre grand spécialiste, Carl Wunsch, met en avant les insuffisances considérables des modèles actuels et note que la courbe de montée du niveau des mers ne présente aucune accélération. Il réduit par ailleurs l'estimation de sa pente d'un facteur proche de 2 (1,5 mm/an, soit 15 cm par siècle). »

    Carl Wunsch et collaborateurs (2007) combinent justement les données avec un modèle d'océan, à la différence des autres études basées uniquement sur les mesures. Ils reconnaissent que leur modèle présente certaines déficiences pour traiter correctement les variations du niveau de la mer. Par ailleurs, aucune accélération n'a été proposée sur la période de leur étude.

  34. (p.81) « [...]Wunsch a récemment choisi d'aborder une question très médiatisée : le risque prédit par certains d'un arrêt assez brutal du Gulf Stream, qui entraînerait une période de froid intense en Europe occidentale. »

    Carl Wunsch ne fait évidemment pas la confusion entre le courant de surface du "Gulf Stream" et le transport de chaleur vers le nord de l'Atlantique lié à la circulation profonde. Les archives paléoclimatiques nous apprennent que des refroidissements très brutaux (en quelques dizaines d'années) ont eu lieu dans des contextes climatiques très différents, associés à un ralentissement de la circulation profonde Nord atlantique.

Références citées :

  • S. Arrhenius. 1896. On the Influence of Carbonic Acid in the Air Upon the Temperature of the Ground . Philosophical Magazine 41: 237-76
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  • V. Courtillot, Y. Gallet, J.-L. Le Mouël, F. Fluteau, A. Genevey. 2007. Are there connections between the Earth's magnetic field and climate? Earth Planet. Sc. Lett. 253:328-339 doi:10.1016/j.epsl.2006.10.032
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  • C. Wunsch, R.M. Ponte, P. Heimbach. 2007. Decadal Trends in Sea Level Patterns: 1993–2004 . Journal of Climate 20, 5889–5911 doi:10.1175/2007JCLI1840.1
  • E. Zorita, J.F. González-Rouco, H. von Storch, J. P. Montávez, F. Valero.2005. Natural and anthropogenic modes of surface temperature variations in the last thousand years . Geophysical Research Letters 32 doi:10.1029/2004GL021563

Deuxième et troisième parties : un ouvrage plus classique, utile aux enseignants de SVT

Deuxième partie : une excursion à l'intérieur de la Terre

Cette partie part de la tectonique des plaques pour débuter un voyage de la surface au noyau. Sont traités les traps (reconnaissance, origine), la machine thermique terrestre avec conduction, convection et couches limites, la sismologie et la tomographie, le magnétisme et le paléomagnétisme, le noyau et la dynamo terrestre. Tout au long de cette visite guidée, des points discutés sont exposés et des jalons sont posés pour la suite de l'exposé.

Quelques petites remarques sur cette partie écrite de manière passionnée et passionnante.

À la page 114, note 4, l'auteur renvoie à l'un de ses articles publié par la revue Nature. Il n'est pas certain que chacun se rappellera ici qu'à la page 81 sont villipendés les « raconteurs d'histoires qui se plient aux exigences de journaux non spécialisés, comme Nature et Science, à la recherche de gros titres et de solutions excitantes ». Cela montre la violence des propos de la première partie, la revue Nature n'étant certes pas spécialisée, elle est une des deux revues scientifiques généralistes les plus prestigieuses dans lesquelles il est bon de publier de temps à autre pour mettre en avant sa recherche, que l'on soit « raconteurs d'histoires » ou non. Les aspects techniques, les arguments sont présentés et discutés dans des revues plus spécialisées.

À la page 134, il est dit que « la partie supérieure des cellules [de convection] forme des plaques, certes rigides... ». Mais il est rappelé ailleurs qu'il y a un fort gradient de viscosité entre le manteau convectif et la lithosphère conductrice. On peut lier, au moins pour partie, le mouvement des plaques rigides au mouvement des cellules de convection du manteau sous-jacent par frottement, sans pour autant simplifier à outrance en considérant que les plaques en subduction sont entraînées par un courant descendant de convection et que dorsales et flux ascendants convectifs sont à l'aplomb l'un de l'autre. N'oublions pas que si les plaques entrent en subduction c'est parce que leur densité devient, avec l'âge, supérieure à celle du manteau sous-jacent (comme cela est d'ailleurs rappelé dans ce livre), elles ne sont pas ni happées ni entraînées de force par les cellules de convection.

À la page 140 apparaît ce qui semble être une erreur de frappe, car il est écrit qu'à 410 km de profondeur « l'olivine [Mg2SiO4 ou Mg0,9Fe0,1SiO4] se transforme en spinelle (MgAl2O4) », alors qu'il s'agit seulement d'une transformation de l'olivine en une autre phase de l'olivine de même structure que le spinelle, la wadsleyite. Les formules chimiques étant données, l'erreur de raccourci semble évidente.

Cependant à la page suivante, page 141, l'erreur perdure et s'aggrave. Il est écrit que « la phase de haute pression (spinelle) de l'olivine Mg2SiO4 se transforme en deux autres minéraux plus compacts encore, MgSiO3, la ringwoodite (dont la structure est celle du minéral plus commun CaTiO3 appelé pérovskite) et le simple oxyde de magnésium ou périclase, MgO ». Or, la ringwoodite est la phase de haute pression de l'olivine (de plus haute pression que la wadsleyite) qui se dissocie à encore plus haute pression en pérovskite d'une part et en périclase (ou plus précisément en magnésiowustite comme c'est d'ailleurs précisé en note infrapaginale). Il y a confusion totale entre "anciennes" appellations et termes "modernes" pour nommer les phases de hautes pression de l'olivine.

À la page 167, il est prédit que dans quelques milliers d'années nous verrons peut-être la géologie de l'Antarctique (suite à une déglaciation du moins partielle) mais ceci pour un temps bref (à l'échelle géologique, bien sûr) car « nous devrions ensuite entrer inexorablement dans la prochaine ère glaciaire ». Ce point est débattu par des astronomes qui calculent les paramètres astronomiques de la Terre au cours du temps. C'est une combinaison des variations d'obliquité, d'excentricité et du mouvement de précession qui permet l'entrée dans (ou la sortir d') une ère glaciaire "classique" (restons dans les 400 derniers ka). Chaque paramètre ayant une influence sur le contraste d'énergie entre hémisphères et sur les contrastes saisonniers. Certains astronomes considèrent que la prochaine configuration favorable à une glaciation sera à la limite des conditions supposées permettre une réelle entrée en glaciation. Ce qui fait dire d'ailleurs aux climatologues qui se projettent le plus loin possible dans le futur, que les perturbations climatiques actuelles, liées à une forte teneur en CO2 dans l'atmosphère, pourraient avoir des conséquences à plus long terme (cycle du carbone avec des périodes de plusieurs milliers d'années) telles que le réchauffement d'origine anthropique pourrait perdurer et empêcher l'entrée dans la prochaine ère glaciaire déjà naturellement incertaine (A. Berger, M.-F. Loutre. 2002. NEWS: 'An Exceptionally Long Interglacial Ahead?' Science 297:1287-1288 doi:10.1126/science.1076120).

Aux pages 174-175, il est fait référence à la possibilité de basculement de l'axe de rotation de la Terre, non "observés" dans les 300 derniers millions d'années mais pas exclus par certains "modèles numériques". Rappelons ici, que le basculement de l'axe de rotation, faisant qu'un pôle actuel peut avoir été un temps donné près de l'équateur, est un phénomène modélisé et pris en compte dans l'explication des caractéristiques de la planète Mars, par J. Laskar par exemple. Pour ce dernier, toutefois, la présence de la Lune aurait un effet stabilisateur empêchant de grandes variations de l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre contrairement à la planète Mars, dépourvue de satellites. Voir : J. Laskar, P. ROBUTEL. 1993. The chaotic obliquity of the planets . Nature 361, 608-612 doi:10.1038/361608a0, et J. Laskar, F. Joutel, P. ROBUTEL. 1993. Stabilization of the Earth's obliquity by the Moon . Nature 361, 615-617 doi:10.1038/361615a0, et la conférence de J. Laskar sur la théorie astronomique des paléoclimats.

Troisième partie : une démonstration convaincante en construction

La troisième partie du livre nous présente la démarche scientifique proposant de rapprocher traps et extinctions biologiques en masse.

Tout commence avec la présentation du travail de datation précise des traps du Deccan permettant de confirmer que traps du Deccan, météorite et extinction en masse ont bien eu lieu il y a 65 Ma. Puis, les trois événements étant proches, de nouveaux éléments, de nouvelles techniques, de nouvelles campagnes d'échantillonnage ont permis de préciser leur âge relatif. La mise en place des traps est le fruit de quelques gros événements dont les plus importants sont antérieurs à la limite Crétacé - Tertiaire. L'impact météoritique étant, lui aussi, légèrement antérieur à cette limite. L'impact météoritique comme cause unique de la fin des dinosaures peut déjà ici être ébranlé. Deux types d'arguments sont avancés : la concordance traps-extinction en masse pour les 300 derniers millions d'années, avec des datations précises permettant de s'assurer de la concomitance des événements (il reste à s'assurer, pour chaque cas, de la réelle antériorité des traps). Statistiquement, si traps et extinction en masse sont indépendants, une telle corrélation serait très hautement improbable. L'autre piste est d'essayer d'expliquer l'origine des traps et les conséquences de leur mise en place sur le climat et la biosphère. À partir de l'exemple du Laki, dont les éruptions ont provoqué des perturbations climatiques en Europe pendant 1 à 2 ans, et pour lesquelles il semble démontré que des écoulements de laves majoritairement fluides (comme pour les traps) sont parsemés d'événements explosifs, des mécanismes d'action sont envisagés et testés par modélisation numérique simple (modèle atmosphérique à faible résolution, modèle volcanique simpliste) qui rend compte de certaines observations d'époque ("brouillards"). Le passage à la relation Deccan - fin des dinosaures peut sembler aller de soi même si dans le détail il souffre de quelques manques à combler. On change complètement d'échelle en terme d'énergie et de quantité de laves émises, en terme temporel puisque de quelques semaines on passe à des épisodes répétés de quelques milliers d'années qui impliquent la prise en compte, entre autres, comme cela est expliqué, des processus de rétro-contrôle océan-atmosphère et les événements brutaux à effet de seuil possibles (déstabilisation de clathrates). Lorsque les mécanismes impliqués dans le cas du Laki seront compris et modélisés, il sera alors possible d'envisager sereinement les changements d'échelle.

La démonstration est donc convaincante mais demande à être travaillée, par exemple, pour proposer de véritables mécanismes physiques modélisables et quantifiables pour l'action du soufre dans la haute atmosphère, pour développer ou utiliser de véritables modèles d'éruption volcanique adaptés aux cas des laves fluides à événements explosifs. L'auteur est bien conscient de cela, il nous fait ressentir au long de son exposé comment il est passé d'une idée, à un résultat intéressant, puis à des études réconfortantes pour en arriver à un ensemble cohérent, convaincant mais nécessitant des travaux de recherche supplémentaires pour démontrer les parties qui ne sont encore que des hypothèses réalistes.

Avant de conclure Vincent Courtillot nous met en garde « avant de se jeter sur l'ordinateur, il est essentiel d'acheter son ticket d'entrée dans ce "grand jeu" en acquérant la maîtrise du terrain et de l'observation, en apportant à la communauté des collègues une brassée de données nouvelles, aussi solides que possible ». Cette mise en garde, très pertinente, laisse à penser que la première partie du livre a été écrite en dernier. En effet, la deuxième partie apparaît comme un état des lieux préalable à la compréhension de la troisième partie. La troisième partie est un exposé d'un parcours de recherche de plus de 20 ans, alors que la première partie est l'exposé des difficultés actuelles rencontrées suite à l'entrée dans un nouveau domaine de recherche nouveau. Dans cette nouvelle recherche, il semble que toutes les données utilisées et brassées sur ordinateur souffrent d'un manque de maîtrise puisqu'elles ne sont pas le fruit de recherches personnelles (données externes peut-être mal interprétées et mal utilisées) pour lesquelles une attention particulière doit être apportée quant à leur mode d'acquisition, leur interprétation et leurs limites, afin de vérifier non pas l'exactitude mais la pertinence dans les travaux que l'on veut mener à partir de données acquises initialement pour une autre recherche.

Conclusion

On peut proposer de commencer la lecture directement à la page 86. Ainsi, on évite la première partie polémique, avec les excès inhérents à ce style (à lire éventuellement par curiosité par la suite). Alors, le nouveau voyage au centre de la Terre proposé par Vincent Courtillot est un voyage agréable au cœur de notre planète. Il nous invite à reconsidérer pleinement les relations fortes entre activité interne (magnétisme, convection, volcanisme...) et activité externe (climat, biosphère) sans pour autant négliger les facteurs extra-terrestres (Soleil, paramètres astronomiques, météorites).