Une équipe de recherche internationale dirigée par l'Université de Brême a étudié ce qui a influencé l'expansion de la calotte glaciaire de Patagonie au cours de la dernière période glaciaire. Les scientifiques ont découvert que les avancées et les retraits des glaciers d'Amérique du Sud au cours des 120 000 dernières années étaient principalement influencés par les changements du rayonnement solaire estival et de la durée des étés.
Ces fluctuations d'énergie suivaient un cycle régulier similaire aux changements de l'angle d'inclinaison de la Terre, mais étaient en outre amplifiées ou supprimées par des variations climatiques à court terme sur des milliers d'années. Les résultats de l'étude ont été publiés dans Communications naturelles.
La Patagonie est une région d’une diversité impressionnante avec une grande variété de paysages. De vastes forêts, des prairies ouvertes, des déserts arides et d'imposantes chaînes de montagnes caractérisent la région. Mais la diversité n'a pas toujours été aussi grande et on y trouve encore aujourd'hui les vestiges d'un paysage complètement différent : les champs de glace de Patagonie.
Dans la partie occidentale de la région, des zones glaciaires compactes s’étendent sur des centaines de kilomètres le long des Andes au Chili et en Argentine. Les champs de glace du nord et du sud de la Patagonie sont les vestiges d'une couverture de glace beaucoup plus vaste qui a atteint son étendue maximale il y a environ 35 000 ans. À cette époque, la chaîne centrale des Andes était recouverte de glace entre 38 et 55 degrés de latitude sud.
« Le but de notre étude était d'étudier l'histoire spatio-temporelle de la calotte glaciaire de Patagonie pendant tout le dernier cycle glaciaire – depuis environ 120 000 ans jusqu'à aujourd'hui – et ainsi de mieux comprendre les causes des séquences temporelles et la dynamique des avancées et des retraits des glaciers », explique le Dr Andrés Castillo-Llarena, premier auteur de l'étude.
Castillo-Llarena est modéliste du système terrestre au MARUM, Centre des sciences de l'environnement marin, et au Département de géosciences de l'Université de Brême. L’un des principaux objectifs de l’équipe internationale était le rôle de la variabilité climatique sur une échelle de temps millénaire en tant que mécanisme moteur des changements dans la calotte glaciaire de Patagonie.
La dernière période glaciaire a eu un impact sur les conditions environnementales et les paysages du monde entier. L’Amérique du Nord, le nord de l’Europe et la Patagonie en particulier étaient fortement recouvertes de gigantesques calottes glaciaires qui ont ensuite disparu après la période glaciaire. Étant donné que la croissance et le rétrécissement des masses de glace étaient largement contrôlés par les fluctuations de température et de précipitations, les calottes glaciaires du passé fournissent des informations importantes sur les changements climatiques passés.
Les découvertes paléoclimatiques actuelles de Patagonie et de Nouvelle-Zélande indiquent que l'expansion maximale des glaciers aux latitudes moyennes de l'hémisphère sud s'est produite presque simultanément, mais n'était pas synchrone avec l'histoire glaciaire de l'hémisphère nord.
Afin d'étudier cela de plus près, l'équipe de Castillo-Llarena a réalisé des simulations informatiques. Leurs résultats indiquent que la couverture glaciaire de la calotte glaciaire de Patagonie a subi des périodes d'expansion et de contraction plutôt que d'avoir une histoire de période glaciaire uniforme, ce qui est contraire aux hypothèses antérieures basées sur des reconstructions géologiques.
Ils montrent en outre que la calotte glaciaire de Patagonie a connu deux périodes principales d'avancée glaciaire au cours du dernier cycle glaciaire : au début du stade isotopique marin (MIS) 4 il y a environ 71 000 ans et à la fin du MIS 3 il y a environ 35 000 ans. Entre ces deux phénomènes, il y a environ 60 000 ans, il y a eu un rétrécissement temporaire de la calotte glaciaire.
L'équipe de chercheurs a pu identifier la force motrice des fluctuations à long terme comme la combinaison des changements dans la durée des saisons estivales avec l'intensité du rayonnement solaire estival, connue sous le nom d'« énergie estivale intégrée ». Cela fluctue en fonction des changements d'inclinaison de la Terre sur une échelle de temps d'environ 40 000 ans.
« Nous soupçonnons que l'énergie estivale intégrée a modulé non seulement le comportement de la calotte glaciaire de Patagonie, mais également celui des autres masses de glace dans les latitudes moyennes de l'hémisphère sud », a déclaré Castillo-Llarena. En outre, l’équipe a découvert que, superposées aux fluctuations à long terme, il existait des variations à court terme de la calotte glaciaire de Patagonie à des échelles de temps millénaires qui peuvent être liées à des changements climatiques brusques dans l’hémisphère nord.
« Ces résultats sont particulièrement importants car il existe relativement peu de données sur les fluctuations climatiques passées de l'hémisphère sud. Pour une meilleure compréhension du changement climatique futur, il est toutefois important de comprendre comment les hémisphères nord et sud interagissent les uns avec les autres », explique le Dr Matthias Prange, scientifique de MARUM et co-auteur de l'étude.
