Les éclipses de lune éclairent la chronologie et l’impact climatique du volcanisme médiéval

Avec la participation de Christophe CORONA, Directeur de recherche CNRS, GEOLAB ; actuellement en détachement à l’université de Genève, Suisse

Les éruptions volcaniques majeurs injectent de grandes quantités de dioxyde de soufre dans l'atmosphère. Dans la stratosphère, ce composé chimique se transforme en aérosols qui réduisent le rayonnement solaire et impactent le climat en diminuant les températures et en modifiant la répartition des précipitations. L’analyse des pics de sulfate dans les carottes de glace a permis d’identifier les éruptions volcaniques passées. Les glaciologues ont ainsi mis en évidence seize éruptions de grande amplitude au cours des 2 500 dernières années, dont sept se sont produites entre les XII^e et XIII^e siècles. La date précise de ces éruptions reste cependant mal connue et peut varier de plusieurs années selon les carottes de glace étudiées. Afin de préciser la chronologie du volcanisme médiéval, les chercheurs ont utilisé une approche multi-proxies qui combine des données historiques, des reconstructions climatiques millénaires obtenues à partir des cernes de croissance des arbres, des mesures modernes d'aérosols, et des simulations numériques du climat.

Les éclipses de lune ont été utilisées pour évaluer la turbidité de la stratosphère. Les éclipses sombres indiquent une turbidité élevée et la présence d’aérosols alors qu’une teinte rougeâtre révèle une stratosphère plus claire. Les chercheurs ont inventorié les mentions d’éclipse de lune dans les sources historiques européennes et asiatiques des XII^e et XIII^e siècles. Au total, sur 64 éclipses qui se sont produites au cours de ces 200 ans, 80% ont été décrites et pour, plus de la moitié, la couleur est précisée dans des textes chrétiens calligraphiés par des moines. Le caractère quasi-systématique de ces observations réside surtout dans des motivations religieuses, l’observation de la lune étant utilisée pour fixer chaque année la date de la fête de Pâques.

Des mentions d’éclipses sombres ont été retrouvées pour cinq des sept principales éruptions volcaniques identifiées dans les carottes de glaces, les deux autres éruptions étant associées à des éclipses lunaires rougeâtres. En complément des archives historiques, les scientifiques ont utilisé des reconstructions et des simulations numériques, obtenues à partir des cernes de croissance des arbres et de modèles climatiques, afin de mieux connaître le temps de résidence des aérosols dans la stratosphère. Ils ont ainsi pu montrer que certaines éclipses lunaires sombres étaient encore observables 3 à 20 mois après une éruption volcanique.

En combinant ces sources d’information, l’équipe a pu contraindre la chronologie du volcanisme médiéval avec une résolution saisonnière et déterminer les éruptions qui ont eu les impacts climatiques les plus significatifs. Parmi ces éruptions, on retiendra notamment celles de l’été 1171, dont la source reste inconnue, mais surtout celle du Samalas, en Indonésie, la plus importante de l’ère moderne, qui aurait eu lieu entre le printemps et l’été 1257 et qui aurait refroidi le climat de la terre de plus de 1°C pendant plusieurs années.

Cette étude est importante car elle s’inscrit dans une période de transition majeure entre l’optimum médiéval (850-1250) et le petit âge glaciaire (1350-1850), dont les causes sont mal connues, et pour laquelle le rôle du volcanisme reste encore débattu dans la communauté scientifique. Elle permettra également de mieux prendre en compte le rôle du forçage volcanique dans les modèles climatiques et de mieux comprendre l'impact des éruptions passées et futures sur le climat et les sociétés.

Pour en savoir plus :

christophe.corona@uca.fr

lien vers l’article complet : https://www.nature.com/articles/s41586-023-05751-z

Guillet, S.¹, Corona, C.^1,2, Oppenheimer, C.³, Lavigne, F.⁴, Khodri, M.⁵, Ludlow, F.⁶, Sigl, M.^7,8, Toohey, M.⁹, Atkins, P.S.¹⁰, Yang, Z.⁶, Muranaka, T.¹, Horikawa, N.¹⁰ & Stoffel, M.^1,11,12 (2023). Lunar eclipses illuminate timing and climate impact of medieval volcanism. Nature, 616, 90-95.

¹Impacts et risques du changement climatique dans l'anthropocène (C-CIA), Institut des sciences de l'environnement, Université de Genève, Genève, Suisse. ²GEOLAB, Université Clermont Auvergne, CNRS, Clermont-Ferrand, France. ³Département de géographie, Université de Cambridge, Cambridge, Royaume-Uni. ⁴Laboratoire de Géographie Physique, Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne, Thiais, France. ⁵Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques, IPSL, Sorbonne Université/IRD/CNRS/MNHN, Paris, France. ⁶Centre Trinity pour les sciences humaines environnementales, Département d'histoire, École d'histoire et de sciences humaines, Trinity College Dublin, Dublin, Irlande.⁷Physique du climat et de l'environnement, Université de Berne, Berne, Suisse. ⁸Centre Oeschger pour la recherche sur le changement climatique, Université de Berne, Berne, Suisse. ⁹Département de physique et d'ingénierie physique, Université de Saskatchewan, Saskatoon, Saskatchewan, Canada. ¹⁰Département des langues et littératures asiatiques, Université de Washington, Seattle, WA, États-Unis. ¹¹Département des sciences de la terre, Université de Genève, Genève, Suisse. ¹²Département F.-A. Forel pour les sciences de l'environnement et les sciences aquatiques, Université de Genève, Genève, Suisse.