Il y a quelques dizaines de milliers d’années, un supervolcan entrait en éruption du côté de l’Indonésie. Au-delà des effets directs que l’événement a pu avoir sur le climat de notre Planète, les chercheurs pensent aujourd’hui qu’il a été à l’origine d’une destruction massive de l’ozone atmosphérique. Avec des incidences importantes sur la (sur)vie des humains.
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Quelque part entre il y a 60.000 et 100.000 ans, la population humaine a connu une nette diminution. Et depuis longtemps, les chercheurs se demandent quelle a pu en être la cause. Aujourd'hui, une équipe de l’Université des sciences et des technologies du roi Abdallah (Kaust, Arabie saoudite) apporte une preuve supplémentaire qu'une éruption du supervolcan Toba situé sur l'île de Sumatra (Indonésie) pourrait bien en être à l'origine.
Les travaux menés jusqu'à présent n'avaient pas réussi à mettre en lumièrelumière des données climatiques de nature à affecter fortement l'humanité. Même si un hiver volcanique d'une dizaine d'années a suivi l'éruption et que des chutes de température - de quelque 3 °C en moyenne et jusqu'à 15 °C plus localement - ont été enregistrées sur environ un millénaire.
Une perte majeure d’ozone atmosphérique nocive pour l’humanité
Les chercheurs de la Kaust avancent désormais que la solution est à chercher du côté de la couche d’ozone. Rappelons que celle-ci empêche des niveaux trop élevés de rayonnement UVUV dangereux pour la vie d'atteindre la surface de notre Terre. Or lorsqu'un volcan entre en éruption, il libère des quantités de dioxyde de soufresoufre (SO2) qui bloque la lumière du soleilsoleil. De quoi limiter la formation d'ozoneozone. Car les photonsphotons de la lumière solaire sont indispensables à rompre la liaison O2 et à former de l'ozone (O3).
Le modèle des chercheurs de la Kaust suggère que l'éruption du supervolcan Toba a appauvri les niveaux d'ozone mondiaux de pas moins de... 50 % ! Laissant des quantités nocives de rayonnements UV arriver jusqu'au sol. Avec un impact considérable sur le taux de survie des humains du moment dû au développement de cancers de la peau et à des dommages généraux au niveau de l'ADNADN.
Les éruptions volcaniques peuvent impacter la couche d’ozone stratosphérique
Une étude pluridisciplinaire menée par des chercheurs franco-britanniques démontre que, contrairement à ce qu'avait laissé supposer l'éruption du Pinatubo de 1991, les halogèneshalogènes (chlorechlore, bromebrome) gazeux d'origine volcanique sont capables de causer un appauvrissement conséquent de l'ozone stratosphérique, un gazgaz important dans l'équilibre radiatif de l'atmosphère, à l'échelle globale. Ce résultat suggère que les grandes éruptions volcaniques pourraient impacter le climatclimat non seulement à travers les émissionsémissions de soufre mais aussi les émissions d'halogènes.
Article de l'Insu paru le 02/08/2015
L'ozone est un gaz dont la présence dans la stratosphèrestratosphère (haute atmosphère où se situe la couche d'ozonecouche d'ozone) est indispensable à la vie sur Terre car l'ozone stratosphérique est capable de filtrer les rayons UV nocifs émis par le soleil. Un appauvrissement de cet ozone stratosphérique peut ainsi avoir un impact significatif sur la santé humaine et les écosystèmesécosystèmes ainsi que sur le climat.
Certains composés halogénés d'origine anthropique (de la famille des chlorofluorocarbures ou des halons par exemple) ont été identifiés comme étant responsables de la destruction de la couche d'ozone. Sous l'effet des rayons UV solaires, ces composés se fragmentent dans la stratosphère et libèrent des halogènes gazeux (chlore, brome) qui accélèrent fortement la destruction de l'ozone. Si le rôle de ces halogènes d'origine anthropique a été clairement établi, celui des halogènes naturels issus du dégazagedégazage volcanique a longtemps été considéré comme négligeable. On pensait en effet jusqu'à récemment que les halogènes volcaniques comme le chlore et le brome étaient capturés dans la troposphèretroposphère (basse atmosphère) par les hydrométéoreshydrométéores et ne pouvaient donc atteindre la stratosphère.
Les observations réalisées suite à la plus grande éruption volcanique observée par satellite, l'éruption plinienneéruption plinienne du Mont Pinatubo (Philippines), en 1991, ont conforté cette idée. En effet, bien que la colonne éruptiveéruptive ait atteint 25-30 km d'altitude (bien au-delà de la troposphère) et que les satellites aient permis d'observer un appauvrissement transitoire de l'ozone global de l'ordre de 5 %, les mesures atmosphériques réalisées après l'éruption ont montré que le niveau de chlore dans la stratosphère n'avait pas augmenté significativement. Il a donc été conclu que la grande majorité des halogènes gazeux issus de l'éruption n'avaient pas atteint la stratosphère et ne pouvaient donc être impliqués dans l'appauvrissement de l'ozone global.
Néanmoins, l'éruption du Pinatubo est un cas bien particulier :
- les études pétrologiques des roches volcaniquesroches volcaniques produites ont montré que "seulement" 3 mégatonnes de chlore auraient été relâchées lors de l'éruption, ce qui est peu comparé à d'autres éruptions connues ;
- le typhontyphon Yunya, qui est passé assez près du mont Pinatubo au moment de l'éruption, a très bien pu lessiver efficacement le chlore du panache volcanique ;
- les grandes quantités d'aérosolsaérosols soufrés injectées dans la stratosphère lors de cette éruption ont favorisé la destruction d'ozone par les composés halogénés d'origine anthropique dont la stratosphère était encore, en 1991, particulièrement chargée.
Alors qu'en est-il au juste ?
L’éruption minoenne du volcan Santorin
Des études récentes ont montré que la fraction d'halogènes volcaniques pouvant atteindre la stratosphère pouvait aller jusqu'à 25 % d'après les modélisations et même au-delà d'après certaines observations, ce qui est bien supérieur à ce qui avait été suggéré jusque là. Ces résultats suggéraient que les halogènes d'origine volcanique pourraient jouer un rôle significatif dans la chimiechimie de la stratosphère.
Des chercheurs d'une équipe pluridisciplinaire franco-britannique, de l'Institut des sciences de la Terre d'Orléans (ISTO, OSUC, CNRS, Université d'Orléans, BRGMBRGM), du Laboratoire atmosphères, milieux, observations spatiales (LATMOS, OVSQ, CNRS, UVSQ, UPMC, Cnes), de l'Université de Cambridge et du Laboratoire magmasmagmas et volcans (LMV, OPGC, CNRS, Université Blaise PascalBlaise Pascal, IRDIRD, Université Jean Monnet) ont étudié le cas bien documenté de l'éruption minoenne du volcan Santorin (Grèce), une des éruptions majeures des derniers 5.000 ans. Elle a déchargé 40 à 60 km3 de magma et a éjecté cendres et gaz jusqu'à environ 36 km d'altitude.
À partir des données précédemment acquises sur les teneurs en volatils du magma minoen, les chercheurs ont déterminé les massesmasses respectives des gaz climatiquement actifs (soufre, chlore, fluorfluor, brome) relâchés lors de l'éruption. Ils ont ensuite simulé l'impact de ces gaz sur la composition chimique de la stratosphère à l'échelle globale à l'aide d'un modèle numériquemodèle numérique de chimie-transport atmosphérique. De ces simulations, il ressort que même si seulement 2 % des halogènes émis par l'éruption atteignent la stratosphère, il en résulte un fort appauvrissement de l'ozone stratosphérique (de 20 à plus de 90 % dans l'hémisphère nordhémisphère nord) qui met ensuite environ 10 ans pour revenir à sa concentration normale.
En modélisant l'impact d'halogènes volcaniques à une période préindustrielle, les chercheurs soulignent leur rôle important sur la chimie d'une stratosphère dépourvue d'halogènes organiques issus de l'activité humaine. Les halogènes volcaniques devraient donc être pris en compte dans la reconstitution des impacts des éruptions passées sur l'ozone, les écosystèmes et le climat, mais aussi dans la modélisation de l'évolution future de la couche d'ozone puisque des éruptions de plus faible ampleur que la minoenne mais plus fréquentes pourraient perturber la restauration en cours de la couche d'ozone.
Ce travail, publié dans Nature, a été réalisé dans le cadre du, et partiellement financé par, le projet du Laboratoire d'excellence Voltaire intitulé : « Le milieu stratosphérique ouvert : impact des feux de biomassebiomasse et du volcanismevolcanisme sur l'ozone et le changement global ; bilan et tendance des halogènes ». La modélisation numérique a été partiellement financée par le projet européen StratoClim.
