Volcans et Changement Climatique : Amis ou Ennemis ?

La relation entre les volcans et le climat de la Terre est l’un des sujets les plus complexes et les plus mal compris en géosciences. Dans le discours public, les volcans sont souvent dépeints soit comme les agents ultimes de la catastrophe — capables de plonger le monde dans une nouvelle ère glaciaire — soit comme les coupables secrets du réchauffement climatique moderne, exonérant l’activité humaine. La réalité, comme le révèle la science, est beaucoup plus nuancée. Les volcans agissent à la fois comme créateurs et destructeurs, capables de refroidir la planète à court terme tout en la gardant habitable à long terme.

Pour comprendre le véritable impact des volcans sur le changement climatique, nous devons distinguer entre la météo (ce qui se passe dans les prochaines années) et le climat (ce qui se passe sur des siècles et des millénaires), et nous devons examiner la chimie de ce qui s’échappe exactement de la croûte terrestre.

L’impact à court terme : Le refroidissement volcanique

Lorsque nous parlons des conséquences immédiates d’une éruption majeure, le signal climatique principal est presque toujours un refroidissement, et non un réchauffement. Ce phénomène, souvent appelé “Hiver volcanique”, est dû au soufre.

Le bouclier de sulfate

Les éruptions explosives, telles que l’éruption du mont Pinatubo en 1991, projettent des millions de tonnes de dioxyde de soufre (SO2) dans la stratosphère. Une fois là-haut, ce gaz réagit avec la vapeur d’eau pour former des aérosols d’acide sulfurique. Ces gouttelettes microscopiques sont très réfléchissantes. Elles forment une brume mondiale qui renvoie la lumière du soleil vers l’espace, obscurcissant ainsi le soleil.

Pour le mont Pinatubo, cela a entraîné une baisse de la température mondiale d’environ 0,5 °C (0,9 °F) qui a persisté pendant environ deux ans. Bien que cela puisse paraître faible, en termes climatiques, c’est significatif. Cela a perturbé les régimes de pluie, influencé les moussons et masqué temporairement la tendance à la hausse du réchauffement climatique induit par l’homme. Cependant, cet effet est transitoire. La gravité et la circulation atmosphérique finissent par faire descendre ces aérosols, et le “bouclier de sulfate” se dissipe en quelques années.

Géo-ingénierie : Imiter les volcans pour sauver la planète ?

Le pouvoir refroidissant des volcans est si efficace qu’il a inspiré un domaine controversé de la science du climat connu sous le nom de “Gestion du rayonnement solaire” (SRM). Certains scientifiques proposent que les humains pourraient injecter délibérément des aérosols sulfatés dans la stratosphère pour imiter artificiellement l’effet d’une éruption volcanique et refroidir la Terre.

Cette idée, souvent appelée “injection d’aérosols stratosphériques”, suggère que nous pourrions déployer une flotte d’avions à haute altitude pour libérer du soufre, créant un bouclier artificiel contre le soleil pour contrer le réchauffement climatique.

Les risques Cependant, les propres expériences de la nature nous montrent les risques. Bien que les volcans refroidissent la planète, ils modifient aussi les régimes mondiaux de précipitations. L’éruption du mont Tambora en 1815, par exemple, a provoqué des sécheresses dans certaines régions et des inondations dans d’autres. De plus, les sulfates volcaniques participent à des réactions chimiques qui détruisent la couche d’ozone. Les critiques soutiennent qu’essayer de “pirater” le climat en imitant les volcans pourrait avoir des conséquences involontaires et catastrophiques pour l’agriculture et la couche d’ozone, prouvant que bien que les volcans soient puissants, ce sont des instruments contondants que nous ne voudrions peut-être pas imiter.

La question du CO2 : Les volcans causent-ils le réchauffement climatique ?

L’un des mythes les plus persistants dans les discussions sur le climat est l’idée qu’une seule éruption volcanique libère plus de dioxyde de carbone (CO2) que toute l’histoire humaine réunie. Ceci est scientifiquement incorrect.

Les chiffres ne mentent pas

Les volcanologues et les climatologues ont passé des décennies à mesurer les émissions de gaz volcaniques à l’aide d’instruments au sol (comme les spectromètres de corrélation) et de satellites. Les données sont claires :

Émissions volcaniques mondiales : Tous les volcans de la Terre — actifs, dormants, terrestres et sous-marins — libèrent environ 0,13 à 0,44 milliard de tonnes (gigatonnes) de CO2 par an.
Émissions humaines : Rien qu’en 2023, les activités humaines (combustion de combustibles fossiles, processus industriels, utilisation des terres) ont libéré environ 37 milliards de tonnes de CO2.

Le verdict : Les humains libèrent environ 100 fois plus de CO2 annuellement que tous les volcans du monde réunis. Pour égaler la production annuelle de la civilisation humaine, il faudrait environ 3 500 éruptions du mont Saint Helens chaque jour.

Bien que les volcans libèrent effectivement des gaz à effet de serre, leur contribution à l‘“effet de serre” moderne est négligeable par rapport au signal anthropique. Le réchauffement rapide que nous observons aujourd’hui ne peut pas être imputé à l’activité géologique.

Le temps profond : Quand les volcans régnaient sur le climat

Cependant, si nous remontons des millions d’années dans les “Temps Profonds”, l’histoire change. Il y a eu des périodes dans l’histoire de la Terre où l’activité volcanique était à une échelle inimaginable aujourd’hui, et durant ces époques, les volcans ont provoqué un réchauffement climatique massif.

Les grandes provinces ignées (LIP)

Nous ne parlons pas de montagnes individuelles comme l’Etna ou le Fuji entrant en éruption. Nous parlons de “Grandes Provinces Ignées” (LIP) — des événements massifs de trapps (inondations basaltiques) où la lave s’est déversée du sol pendant des centaines de milliers d’années, recouvrant des zones de la taille d’un continent.

Les Trapps de Sibérie (La Grande Agonie) : Il y a environ 252 millions d’années, un événement volcanique massif dans ce qui est maintenant la Sibérie a libéré des quantités colossales de CO2 et de méthane. Cela a conduit à un réchauffement climatique incontrôlé, à l’acidification des océans et à l’extinction massive du Permien-Trias, qui a anéanti 96 % des espèces marines. C’est l’analogue historique le plus proche que nous ayons du taux actuel de libération de carbone, bien que les humains d’aujourd’hui libèrent en réalité du CO2 plus rapidement que les Trapps de Sibérie ne l’ont fait.
Les Trapps du Deccan : Il y a environ 66 millions d’années, un volcanisme massif en Inde a coïncidé avec l’impact d’astéroïde qui a tué les dinosaures. Les gaz libérés ont probablement stressé l’écosystème mondial par le réchauffement et l’acidification avant que l’astéroïde ne porte le coup de grâce.

Le PETM : Un avertissement du passé

Un autre événement critique est le Maximum Thermique du Paléocène-Éocène (PETM), qui s’est produit il y a environ 56 millions d’années. Durant cette période, les températures mondiales ont grimpé de 5 à 8 °C. De nombreux scientifiques attribuent le déclencheur de cet événement à la province ignée nord-atlantique — un volcanisme massif associé à l’ouverture de l’océan Atlantique Nord. Le magma s’est introduit dans des roches sédimentaires riches en carbone (comme le charbon et les schistes bitumineux), les cuisant et libérant des impulsions massives de CO2 et de méthane.

Le PETM sert d’étude de cas cruciale pour le changement climatique moderne car il nous montre ce qui se passe lorsque du carbone est ajouté rapidement à l’atmosphère : les océans s’acidifient, les écosystèmes s’effondrent et les espèces migrent vers les pôles. Il a fallu à la Terre près de 200 000 ans pour se remettre du PETM, un rappel qui donne à réfléchir sur l’héritage à long terme des émissions de carbone.

Le Thermostat : Le cycle d’altération des silicates

Si les volcans pompent du CO2 dans l’atmosphère depuis des milliards d’années, pourquoi la Terre ne s’est-elle pas transformée en une serre semblable à Vénus ? La réponse réside dans le thermostat naturel de la Terre : le Cycle d’altération des silicates.

C’est une boucle de rétroaction géologique lente :

Les volcans ajoutent du CO2 : Cela réchauffe la planète et augmente les précipitations.
La pluie élimine le CO2 : L’eau de pluie absorbe le CO2 de l’air, devenant légèrement acide (acide carbonique).
Altération des roches : Cette pluie acide tombe sur les roches (silicates), les décomposant chimiquement. Ce processus piège le carbone dans l’eau sous forme de bicarbonate.
Enfouissement du carbone : L’eau s’écoule dans les océans, où les organismes utilisent le carbone pour construire des coquilles (carbonate de calcium). À leur mort, ils coulent, enfermant le carbone dans le calcaire au fond de l’océan.

Fondamentalement, la roche volcanique fraîche s’altère très rapidement. Ainsi, alors que les volcans ajoutent du carbone à l’air, ils fournissent également la roche fraîche nécessaire pour le nettoyer. Sur des millions d’années, cet équilibre maintient la température de la Terre dans une fourchette habitable.

Sauver la “Terre Boule de Neige”

Il y a eu des moments (la période Cryogénienne) où la Terre a complètement gelé, enfermée dans la glace du pôle à l’équateur. Avec la terre recouverte de glace, le processus d’altération s’est arrêté — les roches ne pouvaient pas absorber le CO2. Cependant, les volcans ont continué à entrer en éruption à travers la glace. Avec le “puits de carbone” (altération) éteint mais la “source de carbone” (volcans) toujours en marche, le CO2 s’est accumulé dans l’atmosphère jusqu’à ce que l’effet de serre soit assez fort pour faire fondre la glace et mettre fin à la Terre Boule de Neige. En ce sens, les volcans ont sauvé la vie sur Terre.

Une nouvelle boucle de rétroaction : Fonte des glaces et éruptions

Alors que nous regardons vers l’avenir, il existe une boucle de rétroaction potentielle fascinante et inquiétante. À mesure que le changement climatique induit par l’homme fait fondre les glaciers et les calottes glaciaires, le poids immense de cette glace est retiré de la croûte terrestre.

Ce processus, connu sous le nom de “rebond isostatique”, permet à la croûte de rebondir. Dans les régions volcaniques comme l’Islande ou l’Antarctique, cette décompression peut abaisser le point de fusion de la roche du manteau en dessous, déclenchant potentiellement plus de génération de magma et plus d’éruptions. Bien que cela soit encore un sujet de recherche active, certaines preuves suggèrent que les périodes passées de déglaciation rapide ont été accompagnées de pics d’activité volcanique. Cela signifie qu’un monde qui se réchauffe pourrait, ironiquement, devenir un monde plus volcanique.

Conclusion

Les volcans sont-ils des amis ou des ennemis du climat ? Ils ne sont ni l’un ni l’autre ; ils sont simplement le moteur d’une planète dynamique.

Court terme : Ce sont des agents refroidissants, offrant un répit temporaire à la chaleur solaire grâce aux aérosols sulfatés.
Ère moderne : Ce sont des acteurs mineurs du cycle du carbone par rapport aux émissions humaines.
Temps profonds : Ce sont les régulateurs ultimes, capables de provoquer des extinctions massives par un réchauffement rapide ou de sauver la planète d’un gel profond.

Comprendre cette relation complexe nous aide à contextualiser notre crise climatique actuelle. Cela met en évidence que bien que la Terre ait changé auparavant, la vitesse et la source du changement actuel sont uniques à “l’Anthropocène” — l’âge des humains. Nous sommes effectivement devenus les nouveaux supervolcans, modifiant l’atmosphère à un rythme que la géologie peine généralement à égaler.

Résumé scientifique

Agent refroidissant : Dioxyde de soufre (SO2) $\rightarrow$ Aérosols sulfatés $\rightarrow$ Albédo accru.
Agent réchauffant : Dioxyde de carbone (CO2) $\rightarrow$ Effet de serre.
Échelle : Émissions humaines de CO2 $\approx$ 100x Émissions volcaniques de CO2.
Régulation : Le cycle d’altération des silicates équilibre l’apport volcanique sur des échelles de temps de millions d’années.
Risque futur : Le déchargement glaciaire peut augmenter la fréquence volcanique dans les régions couvertes de glace.