Musée des confluences

Lagune tropicale et glaciers à Lyon ?

 

événement

A l'occasion de la Fête de la Science (7-11/10/2015), le train messager du climat a stationné en gare de Perrache à Lyon à quelques encablures du musée des Confluences, de l'ENS de Lyon et des Universités. Au cours du tour de France qu'il a réalisé, des chercheurs spécialisés et des médiateurs scientifiques se sont faits les messagers du climat pour nous en faire comprendre les enjeux.

A l'occasion de la 21e Conférence des parties de la Convention-cadre des Nations-Unies sur les changements climatiques (COP21, 30/11-11/12/2015) qui s'est tenue à Paris, le musée des Confluences et l'ENS de Lyon vous proposent une liste de ressources sur le sujet.

Le climat a changé... le climat change, le climat changera !

Depuis sa formation, le climat de la Terre a beaucoup changé et des traces de ces changements sont observables au musée. Nous vous proposons de revoir quelques objets du parcours permanent à l'aune de l'histoire du climat :

  • Lagunes tropicales et glaciers à Lyon ?
  • Des catastrophes qui changent le climat, très rares et très violentes (en cours)
  • La zonation climatique (en cours)
  • Autres temps géologiques, autres temps... autres espèces (en cours)

Aujourd'hui, les scientifiques mesurent un changement très rapide du climat sur une période très courte. L'homme n'est pas étranger à ce changement récent et a toujours le pouvoir d'agir sur son évolution future : voici des bibliographies, des vidéos et des liens utiles (en cours) pour vous aider à saisir les réalités et les enjeux de ces changements. 

Merci à Alicia Treppoz-Vielle, Gérard Vidal et Charles-Henri Eyraud de l'ENS de Lyon (IFE, équipe ACCES) pour ce premier chapitre.

introduction

Des animaux des carrières de Cerin au mammouth de Choulans : 3 m les séparent au musée, les sites de découverte sont distants de 87 km, et pourtant là où vivaient les premiers, il faisait une trentaine de degrés et là où vivait le second il faisait -10°C. En fait, 145 millions d'années et une dizaine de degrés de latitude les séparaient de leur vivant !

Le musée présente côté à côte ces fossiles dont les gisements sont séparés aujourd'hui par moins d'une centaine de kilomètres. Il est important de bien observer que même s'ils ont été découverts à quelques décennies d'écart, l'un a été enseveli il y a 10 000 ans au pied d'un glacier, l'autre il y a 150 millions d'années au fond d'une lagune intertropicale. Ces changements climatiques importants ont deux origines principales :

  •     une position géographique (des coordonnées GPS) différentes au moment où les animaux étaient vivants ;
  •     une température moyenne globale de la Terre différente.


Il y a 10 000 ans, le climat lyonnais au temps du mammouth de Choulans

Que ce soit dans des représentations d'artistes ou des films d'animation, le mammouth est associé à un climat très rigoureux, son environnement est froid et estimé entre -10° et -12°C. Le mammouth était particulièrement adapté à ce climat avec une toison épaisse faite de poils de 90cm de long et il possédait une épaisse couche de graisse.

  • Figure 1. Extension maximale des glaciers lors de la période glaciaire Würm
  • Illustration mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les mêmes conditions 4.0 International
  • Copyright : 2015-10-10 Licence creative Commons Wikipedia puis cyseas.org

On observe sur cette figure que la limite des glaces polaires descend jusqu'au sud de l'Angleterre et des pays baltes. On voit aussi que tout l'arc alpin est couvert de glaciers, on observe aussi des glaciers sur le massif central et les pyrénées. Lyon se situe à la limite des glaciers alpins dans un climat très froid. On note aussi sur cette figure que l'abondance des glaces sur les continents se traduit par une baisse du niveau marin qui se manifeste ici par une avancée vers la mer du trait de côte : on pouvait aller à pied sec de la France en Irlande en passant par l'Angleterre et le Pays de Galles.

Le climat s'est réchauffé depuis le Würm via un réchauffement global de la planète. Les mammouths ont disparu. On a cru pendant un certain temps que cette disparition était liée à la pression exercée par la chasse pratiquée par les humains. Les recherches actuelles défendent plutôt une extinction liée à l'incapacité du mammouth à s'adapter au changement climatique, les humains ne disposant pas d'armes suffisamment puissantes pour exercer un prélévement conduisant à une extinction.
 

Il y a 10 000 ans, la montée de Choulans se trouvait au voisinage de sa position actuelle

Les géologues utilisent plusieus sources d'information obtenues par plusieurs disciplines : paléontologie, stratigraphie, géophysique pour reconstituer la position des continents. Ils produisent des cartes dont un exemple est proposé ci-dessous pour la dernière période glaciaire. Dans ce cas le temps écoulé depuis la période représentée étant "court" au sens géologique, le monde ressemble à ce qu'il est aujourd'hui et on retrouve aisément la forme et les limites des continents.

  • Figure 2. Une image du monde lors de la période glaciaire Würm
  • llustration mise à disposition selon les termes de la licence de l'auteur permettant une utilisation libre pour l'enseignement
  • Copyright : 2010 C. R. Scotese

On observe sur cette figure que l'Europe se trouve à la position que nous lui connaissons aujourd'hui. Le monde est identique à ce que nous connaissons aujourd'hui. Cette projection montre toute la surface de la Terre.

Les mouvements de dérive des continents associés à l'activité de la Terre exprimée par la tectonique des plaques ne sont pas perceptibles à l'échelle choisie pour la durée de temps considérée.

Il y a 10 000 ans, la Terre était plus froide qu'aujourd'hui

La figure ci-dessous présente la variation de température des derniers 400 000 ans, où l'on voit que pendant la dernière glaciation, la température moyenne de la Terre était plus basse de 4° à 8°C.

  • Figure 3. Température et concentration en CO2 des 400 000 dernières années
  • Copyright : 2010 Petit, Jouzel et al. in Nature puis http://www.grida.no
  • llustration mise à disposition selon les termes de la licence de l'auteur

La courbe du bas montre les variations de température calculées à partir des mesures sur la carotte de glace de Vostok. On observe que lors de la dernière glaciation, la variation de température moyenne du globe allait de -4° à -6°C.

Cette figure souligne la différence qu'on observe entre la vatiation moyenne de température du globe (ici 4 à 6 degrés) et la variation observée des températures en un lieu donné : ici 20 à 30 degrés par rapport à l'actuel ( de -10° -15° à +15° +20°).

Il y a 152 millions d'années, le climat de la lagune de Cerin aux environs de Lyon d'aujourd'hui

Les fossiles de Cerin sont extraits d'une carrière de roche calcaire. Il faut plus d'imagination que pour le mammouth pour "voir" les animaux qui ont laissé leur trace dans la roche. En effet, le corps de ces animaux a été aplati par la pression des sédiments qui se sont accumulés au dessus. Il faut imaginer que ce que l'on voit est la projection sur un plan de ce qu'était le volume de l'animal. Il faut quelques efforts pour replacer les pattes ou les nageoires au bon endroit.

Le côté extraordinaire de cet ensemble de fossiles est d'une part la finesse du grain de la roche qui fait que de nombreux détails sont visibles et qu'il est possible d'identifier précisément les espèces qui ont été fossilisées, d'autre part la variété et le nombre d'animaux représentés. Avec tous ces animaux, il est possible de déduire les propriétés du biotope où ils évoluaient. A Cerin lorsque ces animaux étaient vivants, nous étions dans une lagune sous un climat chaud appelé souvent intertropical (la zone située entre les tropiques de la Terre). Les eaux étaient chaudes et grouillaient de vie, la température de l'air était aussi chaude et on pense qu'il y avait de temps en temps des tempêtes ou d'autres événements puissants qui déplaçaient jusque dans la lagune des animaux qui vivaient à proximité.

Les animaux de Cerin vivaient il y a 15 000 fois plus longtemps que les mammouths et depuis cette époque, la surface de la Terre a beaucoup changé, la plaque qui porte l'Europe s'est déplacée et déformée à ses limites.

Il y a 152 millions d'années, la lagune de Cerin se trouvait à la latitude du Maroc

Le site de Cerin se trouvait à la fin du Jurassique aux environs de la latitude du Maroc, soit une quinzaine de degrés plus au sud qu'aujourd'hui. La terre n'avait pas le même aspect qu'aujourd'hui. Une énorme masse de terres émergées formée par la réunion des continents était en train de se disloquer et il existait un grand océan aujourd'hui disparu : la Téthys qui commençait à se refermer.

  • Figure 4. Une image du monde à la fin du Jurassique
  • lllustration est mise à disposition selon les termes de la licence de l'auteur permettant une utilisation libre pour l'enseignement
  • Copyright : 2010 C. R. Scotese

Pour aider la lisibilité, les traits de côte actuels sont représentés en blanc, on reconnaît la France, la péninsule ibérique et le Royaume-Uni au centre de l'image au nord de l'Afrique. On observe sur cette figure que l'Europe n'a pas l'orientation qu'elle a aujourd'hui (elle est étirée sur un axe Nord-Sud), la plupart des territoires sont recouverts par l'océan. L'Espagne et la France se situent à de plus basses latitudes (plus près de l'équateur). La lagune de Cerin devait se trouver au bord d'une petite masse de terres émergées comme celles qui sont représentées au sud de la Laurasion sur la figure. Cette projection montre toute la surface de la Terre.

Il y a 152 millions d'années, la Terre était plus chaude qu'aujourd'hui

Nous avons vu pour le mammouth que 4° à 8°C de variation de la température globale de la Terre se traduisaient par une variation beaucoup plus importante de la température locale de l'ordre de 20 à 30 degrés parce que la configuration locale l'induisait : on était au pied d'un massif montagneux englacé.

Au delà des paléotempératures estimées à Cerin, on peut aussi obtenir une estimation de la température moyenne de la Terre au cours de son histoire.

  • Figure 5. Température et concentration en CO2 au cours des temps géologiques
  • lllustration mise à disposition sans licence particulière
  • Copyright : 2010 http://www.tececo.com.au

La courbe bleue décrit l'évolution de la température au cours de l'histoire de la Terre. On observe des variations importantes atteignant les 10 degrés. Même si la fin du Jurassique était une période plus "fraîche" que d'autres dans l'histoire de la Terre, la température globale de la planète était en moyenne 4 à 5 degrés plus chaude qu'aujourd'hui, ce qui se traduisait certainement par des variations locales encores plus importantes. Sous les tropiques de Cerin, il faisait probablement plus chaud qu'au même endroit sous les tropiques actuels.

Que retenir de ce point de vue climatique ?

Les collections du musée proposent des fossiles qui ont permis d'interpeler les visiteurs sur le changement climatique à l'occasion du passage du train du climat.

Observer des traces de climats très différents à quelques dizaines de kilomètres autour de Lyon ne doit pas être interprété de façon abrupte comme la variabilité climatique sur place : il est impératif de comprendre ce qui s'est passé du point de vue géologique dans le temps et dans l'espace .

Une variation faible de la température moyenne de la Terre (de 4 à 5 degrés pour les 2 cas traités) se traduit localement par des variations plus importantes pouvant atteindre une ou deux dizaines de degrés pour des raisons géographiques ou de contexte local (le relief des Alpes par exemple). Il est important de ne pas croire que 2 degès en plus sur la température moyenne signifie qu'il fera partout sur notre planète 2 degrés de plus ! Il fera beaucoup plus chaud en certains points, ailleurs il pleuvra beaucoup plus ou beaucoup moins...

La température de la Terre a varié au cours des temps géologiques, beaucoup plus que ce dont on parle aujourd'hui. La Terre a continué de fonctionner, la vie n'a pas disparu mais les espèces qui la peuplent sont très différentes, elles se sont adaptées, ont évolué ou ont disparu comme le mammouth.

L'homme est le premier être vivant du règne animal capable de défaire en quelques décennies, "en un instant" du point de vue géologique, ce que la Terre a mis des millions d'années à réaliser (extraire le carbone de l'atmosphère et le stocker dans des roches). Les conséquences de cette action violente influent sur le climat. L'homme est aussi l'être vivant capable de s'adapter avec des outils techniques et industriels autres que simplement son patrimoine génétique.

Modifié le : 
8 Octobre 2015
Crédits : 
ENS de Lyon - Alicia Treppoz-Vielle - Gérard Vidal - Charles-Henri Eyraud