Une étude relativement récente a permis de retracer l’histoire des éruptions volcaniques de près de 2.500 ans. Pour cela, les scientifiques ont analysé les dépôts de sulfate présents dans une série de carottes de glace en Antarctique.

Les plus grandes éruptions des 2.000 dernières années ont laissé des marques indélébiles dans les profondeurs de la calotte glaciaire de l’Antarctique. Grâce à l’analyse minutieuse des dépôts de poussière de sulfate présents dans la glace, les scientifiques ont été capables de retracer une histoire très complète des éruptions volcaniques survenues au cours de cette période.

Les chercheurs, sous la direction de Michael Sigl et Joe McConnell du Desert Research Institute du Nevada (DRI), ont étudié 26 carottes de glace à partir de 19 sites différents de l’Antarctique. Les résultats montrent qu’il y a eu au moins 116 éruptions volcaniques qui se sont produites au cours des deux derniers millénaires. Des phénomènes géologiques particulièrement puissants puisqu'ils ont libéré des panaches de poussières de sulfate qui semblent s'être transportés jusqu’au pôle sud, rapporte l'étude publiée dans la revue Nature Climate Change.

À ce jour, il s’agit de l’étude la plus précise et complète jamais menée sur les émissions historiques de sulfate volcanique dans l’hémisphère Sud. En étudiant les différents niveaux de dépôts de sulfate, les scientifiques ont pu établir le calendrier et le classement des éruptions volcaniques les plus explosives de ces 2.000 dernières années. Ils ont du moins réussi à localiser l'endroit où elles se sont produites et à évaluer leur puissance, sans pouvoir déterminer leur nature exacte. Les 10 éruptions du classement se situent aux quatre coins de la planète.

10 - Mont Rinjani, Indonésie : Date indéterminée. Située sur l'île de Lombok en Indonésie, le mont Rinjani est le deuxième volcan le plus élevé du pays, culminant à plus de 3.700 mètres. Il a été le siège de plusieurs éruptions, plus d'une quinzaine d'éruptions depuis le XIXe siècle, la dernière remontant à 2010. (Photo Vue panoramique de l'intérieur de la caldeira Segara Anak avec son lac de cratère et le Barujari, son cône actif, dominés par le mont Rinjani. Thorsten Peters CC BY-SA 3.0)

9 - Grímsvötn, Islande - 1785 : Le Grimsvötn est un volcan rouge située sous la calotte glaciaire de Vatnajökull, c'est l'un des plus actifs d'Islande. Associé à deux fissures, il a connu entre 1783 et 1785 une série d'éruptions qui ont libéré dans le ciel des volumes records de lave fragmentée. Sa dernière éruption remonte à 2011 et a été considérée par les spécialistes, comme la plus puissante depuis un siècle. (Photo Vue aérienne du Grímsfjall, le sommet du Grímsvötn, dominant la caldeira sur la droite en 1972. Sting CC BY-SA 3.0)

8 - Ilopango, Amérique centrale - 450 : L'Ilopango est aujourd'hui le plus grand lac du Salvador mais il cache un ancien volcan dont il ne reste plus qu'une caldeira et quelques dômes de lave. Au Ve siècle, le volcan aurait connu une éruption massive, laissant échapper d'importantes nuées ardentes qui ont tout détruit aux alentours. C'est cette éruption qui serait à l'origine de l'effondrement de la chambre magmatique et de la formation de la caldeira. La dernière éruption remonterait au XIXe siècle. (Photo Vue aérienne du lac Ilopango.. Lee Siebert (Smithsonian Institution) / domaine public)

7 - Quilotoa, Andes - 1280 : Situé en Équateur, le Quilotoa est un volcan gris qui culmine à plus de 3.900 mètres. Il y a un peu moins de 800 ans, il aurait connu une éruption catastrophique, crachant des colonnes de gaz et de cendres volcaniques qui se seraient répandues dans le ciel. Cette éruption serait à l'origine de la formation de la caldeira de 3 mètres de diamètre qui se serait remplie d'eau depuis et que l'on observe aujourd'hui. (Lac de cratère du Quilotoa. Annom / domaine public)

6 -5 -  Rabaul, Papouasie-Nouvelle-Guinée - entre 531 et 566 avant notre ère : Le Rabaul est un volcan gris actif situé sur l'île de Nouvelle-Bretagne en Papouasie-Nouvelle-Guinée. Il se présente sous la forme de cônes volcaniques actifs entourant une large caldeira ouverte sur la mer. Il est situé sur l'île de Nouvelle-Bretagne et constitué d'une caldeira à demi-ouverte sur la mer. Cette caldeira forme un port naturel qui abrite Rabaul, ville abandonnée et détruite suite à l'éruption de 1994. Plusieurs bouches éruptives du volcan formant des cônes volcaniques, dont le Vulcan et le Tavurvur, se situent sur le pourtour de la caldeira. (Photo Vue du Tavurvur en éruption en février 2009. Taro Taylor edit by Richard Bartz / Flickr / ccby-sa2.0)

 Il y a 2500 ans, entre 540-550 avant notre ère, une éruption explosive massive aurait eu lieu. Elle aurait alors contribué, avec les éruptions qui ont suivi, à la formation de la caldeira observée aujourd'hui. Le volcan se présente sous la forme d'une caldeira polylobée de forme elliptique de huit kilomètres de largeur pour quatorze kilomètres de longueur et ouverte sur la mer de Bismarck par le rebord sud-est. L'ensemble volcanique culmine à 688 mètres d'altitude au Kombiu, un stratovolcan. (Photo image satellite de la caldeira de Rabaul et de différents cônes volcaniques. NASA JPL / domaine public)

4 -  Mont Churchill, Alaska - 674 : Culminant à plus de 4.700 mètres, le mont Churchill est un volcan gris de la chaîne Saint-Élie situé en Alaska. Aujourd'hui considéré comme endormi, il est à l'origine de ce que les scientifiques ont appelé la "White River Ash" (littéralement la "rivière blanche de cendres"), un dépôt de cendres vieux de 1.300 ans. Il serait apparu suite à deux éruptions massives survenues aux alentours de 670 qui ont éjecté un volume considérable de cendres dépassant les 50 kilomètres cubes. Le Mont Churchill est le 4ème volcan le plus haut des Etats-Unis et le 7ème plus haut d'Amérique du Nord. (Photo Alpinistes sur le rebord de la caldeira du mont Churchill. G. Dubois, U.S. Geological Survey / domaine public)

3 -   Tambora, Indonésie - 1815 : Le Tambora est un stratovolcan situé sur l'île de Sumbawa en Indonésie, qui culmine à 2.850 mètres. Le 10 avril 1815, il a connu une éruption volcanique catastrophique, aujourd'hui considérée comme l'une des plus meurtrières de l'Histoire. Entendue à plus de 2.000 kilomètres aux alentours, l'éruption a causé l'éjection de quelque 160 kilomètres cubes de roches incandescentes et d'un volume tout aussi considérable de cendres volcaniques. La catastrophe aurait directement causé la mort de plus de 10.000 morts et aurait entraîné famine et maladies, aboutissant à un bilan beaucoup plus lourd estimé à 92.000 personnes. Elle aurait généré d'importantes anomalies climatiques, notamment une importante chute des températures. 1816 a par la suite été baptisée "l'année sans été". Elle est considérée comme l'une des éruptions les plus violentes des temps historiques, aux côtés de celle du volcan Taupo, situé en Nouvelle-Zélande, en 230, et celle du Santorin, situé en Grèce, en 1610 avant Jésus-Christ. (Photo Vue aérienne du sommet du Tambora. NASA / domaine public)

2 -  Kuwae, Vanuatu - 1452 : Le Kuwae est une caldeira sous-marine située dans les îles Shepherd de l'archipel du Vanuatu. Elle est située entre deux petites îles séparées, qui ne l'auraient pas toujours été, selon les spécialistes. Autrefois, celles-ci formaient une seule et même île plus vaste, jusqu'au XVème siècle, où une éruption volcanique "catastrophique" se serait produite. Libérant plus de 30 kilomètres cubes de magma et un volume considérable de cendres volcaniques, elle aurait causé un effondrement et la création de la caldeira ovale qui s'étend sur 12  kilomètres par 6 kilomètres (12x6). Cette éruption aurait également causé d'importantes perturbations climatiques. (Image Îles Shepherd et volcans sous-marins associés. Enzino (WP) cc bysa3.0)

1 -  Samalas, Indonésie - 1257 : L'éruption volcanique la plus explosive se serait déroulée en 1257 et aurait jailli du volcan Samalas, situé à proximité du mont Sinjani sur l'île de Lombok. Souvent qualifiée de "colossale", l'éruption a libéré un panache volcanique qui a atteint une quarantaine de kilomètres et des nuées ardentes qui ont couvert les alentours sur plus de 20 kilomètres. Elle a également causé l'effondrement de la chambre magmatique du volcan qui culminait à l'époque à 4.000 mètres. C'est ainsi que s'est formée la caldeira Segara Anak, aujourd'hui remplie par le lac du même nom. (Photo Après son effondrement en 1257, le volcan indonésien Samalas, qui culminait à 4.200 m d'altitude, a donné naissance à la caldeira de Segara Anak. zulz, Flickr, cc by nc nd 2.0 / Futura Sciences)

Les éruptions volcaniques les plus puissantes sont l’une des causes les plus importantes de la variabilité du climat dans le passé. En effet, ce sont les grandes quantités de dioxyde de soufre émanant des éruptions qui conduisent à la formation de particules microscopiques de sulfate : les aérosols de sulfate. Ces derniers entrainent une plus grande réflexion des rayons du soleil vers l’espace, qui provoque ainsi d'importantes modifications et notamment le refroidissement de la température terrestre.

L’étude des chercheurs a montré que ce sont les deux plus grandes éruptions des 2.000 dernières années qui ont déposé 30 à 35% du sulfate en Antarctique. Certains estiment aujourd'hui que l'éruption du Samalas en 1257 et celle du Kuwae en 1452 auraient joué un rôle clé dans l'apparition du "petit âge glaciaire". Une période climatique froide survenue dans l'hémisphère Nord entre 1303 et 1860 et caractérisée par des minimums de températures très bas.  

Si l'éruption du Samalas aurait pu jouer le rôle de déclencheur, celle du Kuwae aurait permis au petit âge glaciaire de persister plus longtemps. "Les enregistrements réalisés constituent la base fondamentale pour une amélioration spectaculaire dans les reconstitutions existantes des émissions volcaniques au cours des derniers siècles et millénaires", a conclu Michel Sigl repris par le DailyMail.



Maxisciences 10/7/2014

Un hiver volcanique est une baisse de la température provoquée par des cendres volcaniques et des gouttelettes d'acide sulfurique, dues à une forte éruption volcanique, présentes dans l'atmosphère et réfléchissant les rayons du soleil. On parle aussi de « forçage volcanique » expression construite à partir de l'anglais volcanic forcing.

Une éruption volcanique peut avoir de nombreux effets sur l'atmosphère et la météorologie. Il faut ici distinguer les effets troposphériques en général limités géographiquement et temporellement, des effets stratosphériques qui peuvent concerner le globe terrestre et durer des mois, seuls ces derniers effets pouvant entraîner un « hiver volcanique ». 

 Les matières, gaz et poussières, éjectées à haute altitude par les éruptions les plus puissantes se répartissent assez rapidement sur une grande surface terrestre, en raison des courants aériens. Certains des gaz volcaniques réagissent alors avec l'air et forment des aérosols perturbant la transmission du rayonnement solaire. C'est notamment le cas du dioxyde de soufre qui forme des gouttelettes d'acide sulfurique en réagissant avec l'eau de l'atmosphère. L'opacité de la haute atmosphère est accrue : moins de rayonnement solaire parvient au sol. (Graphique : Réduction du rayonnement solaire occasionnée par la présence d'aérosols volcaniques présents dans la stratosphère (mesures de l'observatoire de Mauna Loa). NOAA / domaine public) 

Dans le cas des éruptions les plus importantes le climat peut ainsi être refroidi sur de vastes zones. Toutefois ce refroidissement n'est pas le seul effet des aérosols : si à basse altitude la température baisse, dans la stratosphère, les aérosols déclenchent au contraire, par effet de serre, une élévation des températures. Les aérosols volcaniques ont donc un effet dynamique sur le climat et agissent non seulement en refroidissant la basse atmosphère mais aussi en perturbant les courants de la haute atmosphère. Ces effets sont cependant limités dans le temps car les aérosols retombent en quelques mois.

Les plus puissantes éruptions peuvent cependant occasionner la présence d'aérosols durant un à trois ans. Une éruption volcanique agit donc sur le climat en fonction de la violence de l'éruption, de la composition des éjectats, mais aussi de la position du volcan. Un volcan situé dans la zone équatoriale disperse plus largement et plus rapidement ses aérosols dans l'atmosphère et a donc plus facilement un effet global sur l'atmosphère. Enfin l'effet de l'éruption dépend aussi de la période d'éruption dans l'année ainsi que de l'état du système climatique au moment de l'éruption (par exemple la vigueur de l'ENSO (le bien connu courant El Niño et Southern Oscillation).

L'identification de ces hivers volcaniques repose sur la confrontation de sources historiques, géologiques et paléoclimatiques. Ces dernières sont avant tout constituées par les carottes glaciaires. Celles-ci, prélevées dans les calottes polaires (Groenland ou Antarctique) présentent une stratigraphie annuelle qui permet de retracer des événements climatiques et météorologiques. On peut y retrouver les dépôts sulfurés résultant des retombées des gaz volcaniques. Ces gaz peuvent être identifiés par analyse de la résistance électrique de la glace - plus acide à cet endroit - ou par des analyses chimiques plus précises.

Pour les éruptions les plus anciennes, seule la confrontation de plusieurs carottes permet de quantifier avec un assez grande précision l'ampleur des dépôts et donc de la perturbation climatique. L'analyse géologique du volcan responsable de la perturbation, lorsqu'il est connu, peut permettre de préciser la violence de son explosion (VEI) et surtout de rapporter sa situation géographique à la quantité de dépôt sulfuré mesurée aux pôles. 

Les sources historiques sont susceptibles d'apporter de nombreux éléments : indication de perturbations météorologiques notées par les contemporains (hiver rigoureux, été pluvieux, etc.), indication de phénomènes typiques de telles éruptions (coucher de soleil particulièrement rougeoyant, phénomène de brouillard sec), elles peuvent éclairer enfin sur les conséquences indirectes de ces perturbations, disettes, famines, épidémies et tensions sociales consécutives.

Une des plus anciennes descriptions d’un hiver volcanique se trouve dans les Vies de Plutarque : « Il y eut aussi l’obscurcissement de la lumière du soleil : toute cette année-là, en effet, son disque resta pâle ; il n’avait aucun rayonnement à son lever et ne produisait qu’une chaleur faible et languissante, l’air demeurait ténébreux et lourd parce que la chaleur qui le traversait était trop faible, et les fruits à demi-mûrs, se gâtaient et pourrissaient avant d’être parvenus à terme, à cause de la fraîcheur de l’atmosphère ». — Plutarque, Vie de César.

Elle relate les conséquences d’une éruption de l’Etna en -44. Les conséquences atmosphériques de l’éruption furent aussi visibles en Chine. L’éruption, attestée par les carottes glaciaires, fut contemporaine de la mort de Jules César. À ce titre, elle marqua, avec le passage d’une comète, l’imagination des contemporains. Toutefois, les conséquences climatiques de cette éruption, et leurs effets sur les sociétés antiques sont très peu connus.

 Les perturbations climatiques attestées pour l'année 535 et les années suivantes, sur plusieurs zones de la planète ont été attribuées, mais sans faire consensus, à une éruption volcanique, parfois associée au Krakatoa, parfois au Rabaul. De possibles traces de l'éruption ont été retrouvées dans les carottes glaciaires prélevées au Groenland, mais l'hypothèse de l'impact d'un astéroïde est aussi défendue. L'ampleur et les conséquences exactes de cet événement climatique restent très discutées. (Photo L'Anak Krakatau le 7 février 2008. flydime / Flickr / ccby-sa2.0)

 Vers 934, la grande éruption basaltique de l'Eldgjá au Xème siècle a vraisemblablement eu des conséquences climatiques semblables à celles des Lakagígar en 1783. Les perturbations climatiques semblent avoir entraîné des famines et des épidémies en Europe. Selon Michael McCormick et Paul Dutton l'éruption doit être datée de 939 et a causé un très dur hiver en Europe en 939-94. (Photo Vue de la partie centrale de l'Eldgjá. Borvan53 ccby-sa3.0)

 L'éruption du Samalas en 1257 : Les carottes glaciaires prélevées au Groenland et en Antarctique ont montré un important dépôt de sulfures. Selon Richard Stothers les conséquences climatiques de cette éruption sont visibles dans les sources médiévales et ont pu entraîner des famines et des épidémies. Toutefois les effets de cette éruption ne semblent pas aussi importants qu'ils auraient dû l'être : au regard du signal retrouvé dans les carottes glaciaires, l'éruption semble la plus importante des 7 000 dernières années et, pourtant, le refroidissement ne fut pas beaucoup plus important que celui occasionné par le Pinatubo. Cet apparent paradoxe s'expliquerait par la taille des particules composant les aérosols présent dans l'atmosphère à la suite de l'éruption. (Photo Vue de la caldeira Segara Anak dominée par le mont Rinjani et au fond partiellement occupé par le lac Segara Anak. Petter Lindgren ccby-sa3.0)

Une étude utilisant des simulations climatiques explique le déclenchement du Petit âge glaciaire vers 1275 par une succession, dans une période d'un demi-siècle, de quatre forçages volcaniques importants et par la mise en place de phénomène de rétroaction positive liés à la banquise et aux courants marins. Le volcan responsable de l'éruption de 1257 a été identifié en Indonésie, il s'agit du Samalas dont l'effondrement a créé la Caldeira Segara Anak.

 L'éruption du Kuwae à la fin de l'année 1452 ou au début de 1453 a sans doute surpassé celle du Tambora en quantité de sulfure envoyée dans l'atmosphère. Les conséquences climatiques de l'éruption furent importantes et sensibles plusieurs années durant. (Photo Vue aérienne du sommet du Tambora. NASA / domaine public)

 en 1600, l'éruption de l'Huaynaputina au Pérou causa des perturbations atmosphériques et climatiques qui se firent sentir en Europe et en Chine. (Photo L'éruption volcanique a commencé le 19 février 1600 et a duré jusqu'au 6 ou 15 mars selon les sources. La force de l'éruption était VEI-6 sur l'échelle de l'indice d'explosivité volcanique qui compte 8 niveaux. dynamokiev.ua)

 1783, éruption du Laki en Islande : Un article écrit par Benjamin Franklin accusait la poussière volcanique venant d'Islande d'être la cause d'un été très frais en 1783 aux États-Unis. En effet, l'éruption des Lakagígar avait relâché dans l'atmosphère d'énormes quantités de dioxyde de soufre. Cela provoqua la mort de la plus grande partie du bétail de l'île et une terrible famine, qui tua le quart de la population. Les températures enregistrées dans l'hémisphère nord chutèrent d'environ 1 °C dans l'année qui suivit cette éruption. (Photo : Un des cratères des Lakagígar (en 2004) ; cet ensemble est le reste des « éruptions du Laki ». Juhász Péter ccby-sa3.0)

 1815, éruption du mont Tambora en Indonésie. L'éruption de ce stratovolcan provoqua des gelées en plein milieu de l'été dans l'État de New York et des chutes de neige en juin en Nouvelle-Angleterre, provoquant ce qui allait être connu sous le nom d'« année sans été » aux États-Unis en 1816.  (Vidéo Youtube du volcan Tambora. ssgrf 7/01 2014)

 1883, éruption du mont Krakatoa en Indonésie : Dans le détroit de la Sonde, proche de la côte ouest de Java, se trouve sur l’île de Krakatoa le Perbuatan appelé par raccourci Krakatoa. Le 27 août 1883, l'explosion du Krakatoa (Krakatau) a aussi créé les conditions d'un hiver volcanique. Les quatre années qui suivirent furent inhabituellement froides et l'hiver de 1888 fut le premier avec des chutes de neige dans cette région. Des chutes de neige record furent enregistrées dans le monde entier. (Photo Panache surtseyen lors de l'éruption de 1927-1928 du volcan qui a vu l'émersion de l'Anak Krakatoa. Tropenmuseum ccby-sa3.0)


 1991, éruption du mont Pinatubo, un autre stratovolcan, aux Philippines, refroidit les températures mondiales pendant deux à trois ans, interrompant la tendance au réchauffement climatique constatée depuis 1970. (Photo Vue du panache volcanique au-dessus du Pinatubo juste après l'explosion principale le 15 juin 1991. USGS / domaine public)

Le petit âge glaciaire (PAG) est une période climatique froide survenue en Europe et en Amérique du Nord du début du XIVème siècle à la fin du XIXème siècle approximativement. Elle se caractérise par des périodes d'avancées puis de maximum successifs des glaciers, auxquelles correspondent plusieurs minimums de températures moyennes très nets. Elle succède à l'optimum climatique médiéval (OCM), une période plus chaude. Cependant, elle est contemporaine d'une série bien plus longue d'hivers froids, entre les XIIIème et XXème siècles. Le petit âge glaciaire a d'abord été considéré comme un phénomène global, mais une meilleure connaissance de l'optimum climatique médiéval est venue tempérer cette affirmation.  La chronologie des oscillations du petit âge glaciaire varie selon les études, mais toutes s'accordent sur une baisse générale de la température moyenne entre les années 1303 et 1860. GWart CCBY-SA 3.0 (Explication détaillée du graphique (en))  Le forçage orbital dû aux cycles de l'orbite terrestre autour du Soleil a, pendant les deux mille dernières années, provoqué une tendance au refroidissement dans l'hémisphère Nord, à long terme, qui s'est poursuivie pendant la période médiévale et le petit âge glaciaire. (Graphique : Activité solaire depuis l'an 900, mesurée par la variation de quantité de carbone 14 par rapport à l'actuel, dans le bois (plus il y avait d'activité solaire et moins il y avait de carbone 14 produit dans l'atmosphère et le bois de l'époque, car les vents solaires dévient les rayons cosmiques qui produisent le carbone 14). USGS / domaine public)  Le petit âge glaciaire correspond concrètement à un léger refroidissement climatique — de l'ordre de moins de 1°C. Cette diminution peut paraître faible, mais elle était suffisante pour provoquer des hivers rigoureux et ralentir les activités humaines — notamment la production agricole, en particulier au XVIIème siècle. Des archives historiques ou commerciales, des peintures de l'époque témoignent d'hivers rudes et enneigés. Le paroxysme de froid est atteint entre les années 1570 et 1730. (Image Vers le milieu du XIXème siècle, le glacier des Bossons est à son avancée maximale. Au début des années 2000, la limite de ce même glacier se trouve plus de 1 200 mètres en arrière / auteur inconnu / domaine public).  La vitesse de refroidissement de l'Arctique est d'environ 0,02 degré Celsius par siècle. Cette tendance aurait pu être amenée à se poursuivre dans l'avenir conduisant à un véritable âge glaciaire, mais les relevés de température à partir du XXème siècle montrent une inversion soudaine de cette tendance, avec une hausse de températures mondiales attribuées aux gaz à effet de serre. Lire la totalité de l'article : ICI.

Wikipedia janvier 2016