Influence du soleil sur le climat : l’holocène

par Javier Vinos (*)

Article publié le 18 avril 2024 sur le site de Judith Curr sous le titre How we know that the sun changes the Climate. Part 1 : the past. (Traduit par la rédaction).

Le Soleil est une étoile sujette à des variations et la quantité d’énergie qu’il émet varie d’un mois, d’une année et d’un siècle à l’autre. L’une des manifestations de ces variations sont les taches solaires, qui sont plus fréquentes lorsque le Soleil est plus actif et disparaissent lorsqu’il est moins actif. Ces taches suivent un cycle solaire d’environ 11 ans, mais on observe parfois des périodes plus longues, décennies ou siècles, pendant lesquelles l’activité du Soleil est si faible qu’il n’y a pas de taches. Ces périodes sont appelées grands minima solaires. Inversement, Il y a aussi des décennies ou siècles pendant lesquelles l’activité est plus élevée. On parle alors de grands maxima solaires.

Le Soleil fournit 99,9 % de l’énergie reçue par le système climatique. C’est pourquoi, il y a toujours eu des scientifiques pour penser que les variations de l’activité solaire sont la cause des changements climatiques. Le problème est qu’ils n’ont jamais pu le prouver jusqu’à maintenant.

Ce que le GIEC et la NASA disent

Le GIEC et la NASA sont convaincus que les changements solaires ont très peu d’effet sur le climat. Ils s’appuient sur deux arguments. Le premier est que les variations de l’activité solaire sont très faibles. Nous les mesurons avec des satellites car elles ne peuvent pas être mesurées depuis la surface, et nous savons que l’irradiance solaire ne varie que de 0,1 %. De nombreux scientifiques pensent que des variations aussi faibles ne peuvent affecter significativement le climat.

Le deuxième argument est que l’évolution de la température ne coïncide pas avec l’évolution de l’activité solaire. Depuis les années 1990, l’activité solaire a diminué tandis que le réchauffement se poursuivait. [i]

En réalité, cet argument n’est pas valable car il ne dit pas que le Soleil n’affecte pas la température, mais qu’il n’est pas le seul facteur à l’influencer, ce que nous savions déjà car la température réagit à de nombreux facteurs comme El Niño, le volcanisme, les vortex polaires ou les changements de l’orbite terrestre. Il existe donc de nombreuses causes naturelles qui modifient le climat, et ce que nous cherchons à savoir, c’est si le Soleil est l’une des principales.

Pour le savoir, nous n’avons pas besoin de nous soucier de ce que pensent le GIEC et la NASA, nous devons interroger le climat lui-même. Peu importe que les changements du Soleil soient minimes s’il s’avère que le climat y réagit fortement en provoquant de grands changements.

Le climat pendant l’Holocène

La meilleure façon de le savoir est d’observer comment le climat a varié au cours des 11 000 dernières années, période interglaciaire appelée l’Holocène. L’avantage de procéder ainsi est que les changements climatiques de l’Holocène ne pouvant pas avoir été causés par les émissions de CO₂, Ils ont nécessairement été causés par d’autres facteurs.

Pour étudier le climat du passé, les scientifiques utilisent diverses variables climatiques qu’ils collectent dans différentes parties du monde. Une étude majeure publiée dans la revue Science a utilisé 73 de ces proxys pour reconstruire le climat de l’Holocène. [ii] J’ai utilisé les mêmes proxys, avec une légère modification dans la façon dont ils sont combinés.

Ce que nous constatons, et ce qu’un grand nombre d’études soutiennent également, c’est qu’il y a eu une période chaude de plusieurs milliers d’années, appelée optimum climatique, suivie d’une longue période de refroidissement, appelée néo glaciation.

Comment pouvons-nous savoir que cette reconstruction est correcte ? Une autre étude a reconstitué la progression des glaciers terrestres au cours des 11 000 dernières années. [iii] Les chercheurs ont divisé le globe en 17 régions. Le graphique ci-dessous montre le nombre de régions dans lesquels la taille des glaciers a augmenté au cours de chaque siècle de l’Holocène. Puisque les glaciers grandissent quand il fait plus froid, ce graphique met en évidence un haut niveau de concordance élevé entre l’évolution des glaciers et celle des températures.

Les événements climatiques brusques marqués par un refroidissement sévère accompagné d’une croissance des glaciers ont été étudiés et identifiés par les paléo climatologues. Nous nous concentrerons sur quatre des plus importants d’entre eux : l’oscillation boréale, l’événement de 5,2 kilo-années, l’événement de 2,8 kilo-années et le petit âge glaciaire.

Ces quatre événements sont séparés par des multiples de 2 500 ans et forment un cycle que j’ai appelé le cycle de Bray car c’était le nom du scientifique qui l’a découvert en 1968. [iv]

L’action des rayons cosmiques

L’activité du Soleil est enregistrée dans les cernes des arbres grâce à l’action des rayons cosmiques. Un flux constant de rayons cosmiques provenant de la galaxie atteint le système solaire. Certains interagissent avec l’atmosphère. Ils entrent en collision avec l’azote de l’atmosphère, le convertissant en carbone 14, qui est plus lourd que le carbone 12 normal et radioactif. Le carbone 14 se combine à l’oxygène pour former du CO₂ radioactif qui est respiré par les arbres. Le carbone est utilisé dans la photosynthèse pour fabriquer de la cellulose, qui permet au tronc de l’arbre d’augmenter en diamètre. Lorsque l’arbre meurt, le carbone 14 contenu dans le bois se décompose lentement au fil des siècles et des millénaires. Il suffit de mesurer la quantité de carbone 14 restant dans le bois pour savoir combien de temps s’est écoulé depuis la mort de l’arbre.

Chaque cerne de croissance d’un arbre enregistre le carbone 14 présent dans l’atmosphère cette année-là, et les scientifiques ont utilisé des arbres millénaires et des bûches préservées pour construire une courbe d’étalonnage qui s’étend sur des dizaines de milliers d’années. Cela leur permet de déterminer l’âge de tout reste organique, même s’il ne s’agit pas d’un tronc d’arbre, simplement en connaissant le carbone 14 qu’il contient. C’est ce qu’on appelle la datation au radiocarbone.

Le seul problème est que le carbone 14 produit par les rayons cosmiques n’est pas constant. Le champ magnétique du Soleil dévie la trajectoire des rayons cosmiques, nombre d’entre eux ratant ainsi la Terre, et les changements dans l’activité du Soleil affectent son champ magnétique.

À mesure que l’activité du Soleil augmente, moins de rayons cosmiques arrivent, moins de carbone 14 est produit et les restes organiques paraissent plus vieux car ils en contiennent moins. Lorsque l’activité du Soleil s’affaiblit, un plus grand nombre de rayons cosmiques arrivent, davantage de carbone 14 est produit et les restes organiques paraissent plus jeunes car ils en contiennent plus.

Cela produit des écarts dans la courbe d’étalonnage qui nous permettent de connaître quelle était l’activité du Soleil dans le passé.

Les minimas solaires de type Spörer

Lorsque nous analysons l’évolution de la courbe de radiocarbone au cours des 11 000 dernières années, nous observons des écarts importants qui indiquent de longues périodes de faible activité solaire. Ces périodes prolongées de faible activité solaire sont appelées grands minimums solaires augmentant la production de carbone 14 de 2 %. Elles durent environ 75 ans, et on en dénombre une vingtaine au cours des 11 000 dernières années. La plus récente fut le minimum de Maunder à la fin du XVIIe siècle. Mais il existe d’autres types de grands minima solaires qui sont beaucoup plus sévères car ils durent deux fois plus longtemps, environ 150 ans. Le dernier de ces minima solaires sévères était le minimum de Spörer, survenu aux XVe et XVIe siècles.

Il n’y a eu que trois grands minima de type Spörer dans tout l’Holocène avant celui survenu aux XVe et XVIe siècles : le minimum homérique (2 800 ans), le minimum sumérien (5 200 ans) et le minimum boréal (10 300 ans). Nous savons quand ils se sont produits grâce aux cernes des arbres.

Si ces dates nous semblent familières, c’est parce que les quatre grands minima holocènes de type Spörer coïncident exactement avec les quatre événements climatiques majeurs apparaissant sur le graphique que nous avons vu plus tôt. Nous savons qu’au cours de chacun de ces grands minimums solaires, lorsque l’activité du Soleil a diminué pendant 150 ans, le climat a connu un refroidissement considérable exerçant un effet majeur sur les indicateurs climatiques du monde entier.

Nous savons également que la faible activité solaire pendant les grands minima a eu un impact important sur les populations humaines. Les établissements humains du passé et leurs structures peuvent être datés au radiocarbone. Dans le passé, lorsque les humains se portaient bien, la population augmentait et ils construisaient davantage, et lorsqu’ils se portaient mal, généralement parce qu’il y avait moins de nourriture, la population diminuait et ils construisaient moins. Les scientifiques ont estimé l’évolution de la population humaine des îles britanniques en analysant les datations au radiocarbone de milliers et de milliers de restes issus de centaines de fouilles archéologiques. [v]

Ce qu’ils ont découvert, c’est que la population a considérablement augmenté avec l’avènement de l’agriculture, mais que chaque fois qu’il y a eu une grave détérioration du climat, la population humaine a souffert d’une diminution des ressources. Et les déclins les plus importants se sont produits lorsque les minima solaires de type Grand Spörer ont eu lieu. D’autres diminutions de population coïncident également avec d’autres périodes de refroidissement, confirmant notre reconstruction.

Cela nous indique que les changements climatiques les plus sévères du passé ont été provoqués par des changements dans l’activité solaire. Cela nous dit aussi que c’est le refroidissement qui est mauvais pour l’humanité, et non le réchauffement.

Nous pouvons désormais répondre aux assertions du GIEC et de la NASA. Peu importe que l’irradiance solaire varie très peu, et peu importe que la température ne soit pas toujours liée à l’activité solaire. De toute évidence, d’autres facteurs entrent en jeu. Nous pouvons affirmer que les changements dans l’activité solaire affectent le climat parce que c’est ce que nous montre l’histoire du climat. L’étude du climat passé ne laisse aucun doute. Le Soleil change le climat même si les processus sous-jacents sont mal compris.

Le maximum solaire du 20e siècle

Une faible activité solaire provoque un refroidissement, et inversement il est logique de penser qu’une activité élevée produise du réchauffement. L’activité solaire au XXe siècle a été très élevée, de 10 % supérieure à celle des 11 000 dernières années.

Si nous comptons le nombre de taches solaires dans chaque cycle solaire des 300 dernières années et divisons par la durée de chaque cycle, nous pouvons voir à quel point l’activité solaire s’est écartée de la moyenne. Depuis le minimum de Maunder pendant le Petit Âge Glaciaire, l’activité solaire a augmenté et a été bien supérieure à la moyenne entre 1933 et 1996, une période de six cycles d’activité solaire accrue qui a formé le maximum solaire du 20e siècle.

Même si nous ne pouvons pas savoir dans quelle mesure le réchauffement du XXe siècle est dû au récent maximum solaire, il a indéniablement joué une rôle important, comme le suggèrent les changements climatiques majeurs causés par le soleil au cours des 11 000 dernières années.

Conclusions

Il y a deux bonnes nouvelles. La première est que l’activité solaire ne peut pas dépasser le maximum du 20e siècle. La concentration de CO₂ peut continuer à augmenter, l’activité du Soleil peut rester élevée ou diminuer mais ne peut pas augmenter. Le réchauffement ne devrait donc pas accélérer et ne devrait pas être dangereux.

En 2016, j’ai développé un modèle pour prédire l’activité solaire au 21e siècle. À l’époque, certains scientifiques pensaient que l’activité solaire continuerait à décliner jusqu’à un nouveau grand minimum solaire provoquant une mini ère glaciaire. Mon modèle prédisait que l’activité solaire au 21e siècle sera similaire à celle du 20e siècle et que le cycle solaire actuel, le 25ème, serait plus actif que le précédent, et cela s’est avéré vrai.

La deuxième bonne nouvelle est que si une grande partie du réchauffement du XXe siècle est due au Soleil, il n’y a pas d’urgence climatique. Croire que tout changement climatique est dû à nos émissions est une de ces erreurs qui surviennent parfois en science, comme celle de croire que la Terre est le centre du système solaire, ou que l’espace interplanétaire est rempli d’éther ou encore que les ulcères à l’estomac sont causés par le stress, et non par des bactéries.

[i] NASA. Le Soleil est-il à l’origine du réchauffement climatique ?

[ii] Marcott, SA, et al., 2013. Une reconstruction de la température régionale et mondiale au cours des 11 300 dernières années .  science ,  339 (6124), pages 1198-1201.

[iii] Solomina, ON, et al., 2015. Fluctuations des glaciers de l’Holocène .  Revues scientifiques du Quaternaire ,  111 , pp.9-34.

[iv] Bray, JR, 1968. Glaciation et activité solaire depuis le Ve siècle avant JC et cycle solaire .  Nature ,  220 (5168).

[v] Bevan, A., et al., 2017. Les fluctuations de la population humaine au cours de l’Holocène démontrent des liens répétés avec la production alimentaire et le climat .  PNAS ,  114 (49), pages E10524-E10531.

(*) Le Dr Javier Vinós est titulaire d’un doctorat (Ph D). Il a fait de nombreuses recherches sur la neurobiologie et le cancer à l’Institut médical Howard Hughes, à l’Université de Californie, au Conseil de la recherche médicale du Royaume-Uni et au Conseil espagnol de la recherche scientifique. En 2015, les inquiétudes suscitées par les effets du changement climatique l’ont amené à étudier les sciences du climat. Depuis lors, après avoir consulté des milliers d’articles scientifiques, analysé des séries de données portant sur des dizaines de variables climatiques et étudié des centaines de proxies climatiques, il est devenu un expert du changement climatique naturel.