par Prof. émérite Alain Préat, Université Libre de Bruxelles

Les fluctuations de températures terrestres sont la règle depuis au moins 540 millions d’années/ Fluctuations in global temperatures have been the rule for at least 540 million years (English version, following the French version).

Scotese et al. (2021) ont publié une remarquable étude sur l’évolution des températures terrestres au cours des 540 derniers millions d’années (Ma), soit la totalité des temps phanérozoïques  (la limite Précambrien/Cambrien a été fixée en août 2023 à 538,8 Ma (à ± 0.2 Ma) sur base des règles chronostratigraphiques internationales).

Il n’est pas possible de discuter de cet article de 127 pages fort complet et richement illustré. Cet article peu connu hors de la sphère des géologues mérite l’attention d’un large public, car il montre ce que nous avions déjà ici à SCE rapporté (par exemple SCE, 2021), à savoir que la température à toujours fluctué sur Terre (SCE, 2023), que la notion de climat ‘réglé ou dérèglé’ n’a aucun sens, et qu’à l’inverse les fluctuations des températures sont la règle, avec souvent des amplitudes très fortes (bien plus fortes que les actuelles) comme par exemple au cours du Pléistocène (SCE, 2020). Enfin il est important de noter que la température actuelle est parmi les plus basses dans l’histoire phanérozoïque de la Terre.

Cycles de Dansgaard-Oeschger enregistrant de très fortes fluctuations de températures en des temps très courts. Dansgaard-Oeschger cycles with very large fluctuations in temperature over very short periods, Figure 2 in  SCE, 2020.

Comme mentionné ci-dessus il n’est pas question de discuter cet article dense, les lecteurs intéressés pourront le lire et se rendre compte de la méthodologie, des arguments pour les interprétations et les conclusions.

Je donnerai ici le résumé de cet article traduit en français et le complèterai par les trois graphiques synthétiques (Figures 1, 2 et 3) les plus importants donnant l’évolution de la température au cours du Phanérozoïque. J’ai ensuite fusionné les trois graphiques pour présenter une vision globale depuis le Cambrien jusqu’ à aujourd’hui (Figure 4). J’ai également considéré une quatrième figure  (= Figure 5 ici) des auteurs qui souligne les périodes géologiques majeures concernées par ces fluctuations.

Il n’est pas non plus question de discuter ici de la notion de température moyenne globale, qui est encore bien plus délicate en ce qui concerne les temps anciens. Cette notion a été abordée plusieurs fois dans des articles de SCE  (ici, ici et ici).

En conclusion, oui la température varie à différentes échelles de temps, même courtes comme le montre le Pléistocène. Pour la majorité des périodes, les variations sont la règle, les recherches futures vont en préciser les fréquences à mesure que la précision temporelle s’améliorera. N’oublions pas que le géologue se ‘bat’ avec des échelles de temps qu’il doit sans cesse améliorer, les résolutions temporelles devenant de plus en plus mauvaises ou peu satisfaisantes avec l’ancienneté des séries : aujourd’hui une année est vite identifiée dans les fluctuations récentes, ce sont des dizaines ou centaines d’années au Pléistocène, ensuite des dizaines de milliers, des centaines de milliers et parfois des millions d’années pour les séries de plus en plus anciennes, pour lesquelles des cycles courts sont difficilement à mettre en évidence, bien qu’ils aient surement existé. Comme on dit : ‘la cyclicité à court terme est noyée dans le bruit de fond’…. et de nombreuses proxies ont été ‘effacées’, c’est-à-dire perdues suite à l’action de nombreux processus géologiques.  Néanmoins grâce à de nombreuses nouvelles proxies disponibles et à l’utilisation de traitements mathématiques (série de Fourrier…) adéquats, la situation s’améliore significativement.

Scotese et al. (2021) discutent de l’origine des fluctuations de températures  aux différentes échelles (long terme  >50 Ma, moyen terme 10-20 Ma, court terme  <10 Ma) et reconnaissent 24 chrono-périodes (ou ‘intervalles chauds et froids’). Parmi les  (très) nombreux paramètres impliqués, les auteurs privilégient dans certains intervalles la teneur atmosphérique en CO₂ (notamment pour la période actuelle) comme facteur majeur pilotant la température. Comme souvent mentionné dans SCE ce facteur s’il intervient ne peut qu’être négligeable. A nouveau le but visé ici est de présenter les courbes qui montrent notamment qu’un climat réglé n’a pas de sens et non une discussion particulière sur le CO₂. Notons que d’autres auteurs, comme souligné dans l’article de Scotese et al. (2021), rapportent des amplitudes plus fortes de variations de la température (surtout sur base des isotopes de l’oxygène), mais le schéma général reste le même.

Voici ci-dessous le résumé des auteurs

« Cette étude fournit une estimation complète et quantitative de l’évolution des températures mondiales au cours des 540 derniers millions d’années. Elle combine des mesures de paléotempératures déterminées à partir d’isotopes de l’oxygène avec des informations plus générales obtenues à partir de l’évolution de la distribution des indicateurs lithologiques du climat, tels que les charbons, les évaporites, les calcaires, les récifs et les gisements de bauxite. La répartition passée des tillites, des dropstones et des glendonites a permis de cartographier l’apparition et la disparition des grandes calottes polaires de la Terre. Le modèle de température globale présenté ici comprend des estimations des températures tempérées globales moyennes (GAT), des températures tropicales changeantes (∆T° tropical), des températures des océans profonds et des températures polaires. Bien que similaire, à de nombreux égards, à l’histoire des températures déduite directement de l’étude des isotopes de l’oxygène, notre modèle ne prédit pas les températures extrêmement élevées du Paléozoïque précoce résultant des études isotopiques. L’histoire des changements globaux de température au cours du Phanérozoïque a été résumée dans une « échelle de temps-paléotempérature » qui subdivise les nombreux événements climatiques passés en 8 modes climatiques majeurs, chaque mode climatique est composé de 3-4 paires d’épisodes de réchauffement et de refroidissement (chronotemps). Un récit détaillé décrit comment ces événements passés de température ont été affectés par des processus géologiques tels que l’éruption de grandes provinces ignées (LIPS) (réchauffement) et les impacts de bolides (refroidissement). Le modèle de paléotempérature présenté ici permet d’approfondir la compréhension de l’évolution des températures dans le passé. En décrivant quantitativement le schéma de l’évolution des paléotempératures au fil du temps, nous pourrions obtenir des informations importantes sur l’histoire du système terrestre et les causes fondamentales du changement climatique à l’échelle des temps géologiques. Ces connaissances peuvent nous aider à mieux comprendre les problèmes et les défis auxquels nous sommes confrontés en raison du réchauffement climatique à venir ».

Ci-dessous les figures majeures de l’évolution de la température moyenne globale en fonction de l’échelle chronostratigraphique internationale.

Figure 1. Echelle des températures pour le Paléozoïque. En blanc = intervalles chauds, en noir = intervalles froids.  Ligne noire pleine = température moyenne globale,  lorsque <18°C = présence de grandes calottes glaciaires, >18°C absence de grandes calottes glaciaires, lignes irrégulières gris clair  (en ‘yoyo’) = représentation schématique de plus de 50  cycles glaciaire/interglaciaire au Permo-Carbonifère. Échelle des temps géologiques : charte internationale chronostratigraphique v2020/01 (nb dernière version ici). Pour les abréviations, se reporter au Tableau 3 des auteurs, Scotese et al. (2021).

Figure 1: Paleozoic temperature scale. White = warm intervals, black = cold intervals.  Solid black line = global mean temperature, where <18°C = presence of large ice caps, >18°C absence of large ice caps, irregular light grey lines (‘yo-yo’ pattern) = schematic representation of more than 50 glacial/interglacial cycles in the Permo-Carboniferous. Geological time scale: international chronostratigraphic charter v2020/01 (latest version here). For abbreviations, see Table 3 by the authors, Scotese et al. (2021).

Figure 2. Echelle des températures pour le Mésozoïque. En blanc = intervalles chauds, en noir = intervalles froids. Ligne noire pleine = température moyenne globale,  lorsque <18°C = présence de grandes calottes glaciaires, >18°C absence de grandes calottes glaciaires. Échelle des temps géologiques : charte internationale chronostratigraphique v2020/01 (nb dernière version ici).Pour les abréviations, se reporter au Tableau 3 des auteurs, Scotese et al. (2021).

Figure 2: Temperature scale for the Mesozoic. White = warm intervals, black = cold intervals.  Solid black line = global mean temperature, where <18°C = presence of large ice caps, >18°C absence of large ice caps. Geological time scale: international chronostratigraphic charter v2020/01 (nb latest version here) For abbreviations, see Table 3 by the authors, Scotese et al. (2021).

Figure 3. Echelle des températures pour le Cénozoïque. En blanc = intervalles chauds, en noir = intervalles froids.  Ligne noire pleine = température moyenne globale,  lorsque <18°C = présence de grandes calottes glaciaires, >18°C absence de grandes calottes glaciaires, lignes irrégulières gris clair  (en ‘yoyo’) = représentation schématique de plus de 50 cycles glaciaire/interglaciaire au Plio-Pléistocène. Échelle des temps géologiques : charte internationale chronostratigraphique v2020/01 (nb dernière version ici) .Pour les abréviations, se reporter au Tableau 3 des auteurs. La température actuelle lors de la publication de l’article de Scotese et al. 2021 est de 14,5°C. Nb : PAW (19,5 °C, en rouge = Post Anthropogenic Warming) est la température ‘post-réchauffement actuel’ reprise par les auteurs à partir du GIEC. Ce point n’est pas l’objet du présent article (SCE).

Figure 3: Temperature scale for the Cenozoic. White = warm intervals, black = cold intervals.  Solid black line = global mean temperature, where <18°C = presence of large ice caps, >18°C absence of large ice caps, irregular light grey lines (‘yo-yo’ pattern) = schematic representation of more than 50 glacial/interglacial cycles in the Plio-Pleistocene. Geological time scale: international chronostratigraphic charter v2020/01 (nb latest version here) For abbreviations, please refer to the authors’ Table 3.The current temperature at the time of publication of the article by Scotese et al. 2021 is 14.5°C. Nb: PAW (19.5°C, in red = Post Anthropogenic Warming) is the ‘post current warming’ temperature taken by the authors from the IPCC. This point is not the subject of this article (SCE).

Figure 4. Assemblage des figures 1, 2 et 3 donnant l’évolution de la température moyenne globale pour les 540 derniers millions d’années (Phanérozoïque).

Figure 4: Assembling of figures 1, 2 and 3, showing changes in global mean temperature over the last 540 million years (Phanerozoic).

Figure 5. Grandes périodes géologiques de fluctuations de la température moyenne globale au Phanérozoïque. PAW (en rouge) comme dans figure 3. En considérant les données du GIEC les auteurs estiment que  la température moyenne globale de la Terre sera comprise entre 16,5°C et 19,5°C après le réchauffement actuel, de sorte que la Terre ne sera jamais aussi chaude que lors des périodes très chaudes qu’elle a connues (cfr. les boîtes ou rectangles rose foncé de la figure). L’intervalle ‘froid’ (échelle géologique) Eocène tardif – Miocène est celui qui semble le mieux correspondre à la situation future. La température moyenne globale maximale qui pourrait être atteinte lors du réchauffement actuel serait de 20,5° C (basée sur l’hypothèse de l’effet de serre du GIEC in Scotese et al. 2021).

Figure 5: Major geological periods of global mean temperature fluctuations in the Phanerozoic. PAW (in red) as in Figure 3. Based on IPCC data, the authors estimate that the Earth’s global mean temperature will be between 16.5°C and 19.5°C after the current warming, meaning that the Earth will never be as warm as it was during the very warm periods it experienced (see the dark pink boxes or rectangles in the figure). The ‘cold’ (geological scale) Late Eocene – Miocene interval is the one that seems to correspond best to the future situation. The maximum average global temperature that could be reached during the current warming would be 20.5°C (based on the IPCC greenhouse effect hypothesis in Scotese et al. 2021).

CONCLUSION

La conclusion est simple :
Il n’y a pas de dérèglement climatique, les fluctuations sont la règle. La géologie est explicite sur ce point… Pourtant malgré cette évidence, il n’est pas un jour où un média, un politique, parfois même un scientifique nous parlent de dérèglement.
Restons objectif, honnête et ne propageons pas n’importe quoi.
L’alarmisme n’est pas de mise, notre période est bien loin de tout épisode vraiment chaud que la Terre a connu. En considérant les données du GIEC les auteurs estiment que  la température moyenne globale de la Terre sera comprise entre 16,5°C et 19,5°C après le réchauffement actuel, de sorte que la Terre ne sera jamais aussi chaude que lors des périodes très chaudes qu’elle a connues. L’intervalle ‘froid’ (échelle géologique) Eocène tardif – Miocène est celui qui semble le mieux correspondre à la situation future.

Global Weirding, which one?

(nb Figures 1-5, see above)

Scotese et al. (2021) have published a remarkable study of the evolution of terrestrial temperatures over the last 540 million years (Ma), i.e. the whole of Phanerozoic time (the Precambrian/Cambrian boundary was set in August 2023 at 538.8 Ma (± 0.2 Ma) based on international chronostratigraphic rules).

It is not possible to discuss this very complete and richly illustrated 127-page article. This article, which is little known outside the sphere of geologists, deserves the attention of a wide audience, because it shows what we have already reported here at SCE (e.g. SCE, 2021), namely that temperature has always fluctuated on Earth (SCE, 2023), that the notion of a ‘regulated or deregulated’ climate is meaningless, and that on the contrary, temperature fluctuations are the rule, often with very large amplitudes (much larger than the current ones), as was the case during the Pleistocene (SCE, 2020). Finally, it is important to note that the current temperature is one of the lowest in the Earth’s Phanerozoic history.

As mentioned above, there is no question of discussing this dense article. Interested readers can read it and see for themselves the methodology, the arguments for interpretation and the conclusions.

I will give here the summary of this article with the three most important synthetic graphs (Figures 1, 2 and 3) showing the evolution of temperature during the Phanerozoic. I then merged the three graphs to present a global view from the Cambrian to the present day (Figure 4). I have also considered a fourth figure (= Figure 5 here) by the authors, which highlights the major geological periods affected by these fluctuations.

Nor is there any question here of discussing the notion of global average temperature, which is even more delicate when it comes to ancient times. This notion has been discussed several times in SCE articles (here, here and here).

In conclusion, yes, temperature varies on different timescales, even short ones, as shown by the Pleistocene. For most periods, variations are also the rule, and future research will clarify the frequencies as temporal precision improves. Let’s not forget that geologists have to ‘fight’ with time scales that are constantly being improved, as temporal resolution becomes increasingly poor or unsatisfactory with the age of the series: today, one year is quickly identified in recent fluctuations, then tens or hundreds of years in the Pleistocene, then tens of thousands, hundreds of thousands and sometimes millions of years for the oldest series, for which short cycles are difficult to identify, although they certainly existed. As the saying goes: ‘short-term cyclicity is drowned out by background noise’…. and many proxies have been ‘erased’, i.e. lost.  However, thanks to the many new proxies now available and the use of appropriate mathematical processes (Fourier series, etc.), the situation is improving significantly.

Scotese et al (2021) discuss the origin of temperature fluctuations on different scales (long term >50 Ma, medium term 10-20 Ma, short term <10 Ma) and identify 24 chrono-periods (or ‘warm and cold intervals’). Among the (very) many parameters involved, the authors give priority to atmospheric CO₂ content in certain intervals (particularly for the current period) as the major factor driving temperature. As is often mentioned in SCE, this factor, if it comes into play, can only be negligible. Once again, the aim here is to present curves that show that a regulated climate is meaningless, rather than a specific discussion of CO₂. It should be noted that other authors, as highlighted in the article by Scotese et al (2021), report greater amplitudes of temperature variation (especially based on oxygen isotopes), but the general pattern remains the same.

Here is the authors’ summary

“This study provides a comprehensive and quantitative estimate of how global temperatures have changed during the last 540 million years. It combines paleotemperature measurements determined from oxygen isotopes with broader insights obtained from the changing distribution of lithologic indicators of climate, such as coals, evaporites, calcretes, reefs, and bauxite deposits. The waxing and waning of the Earth’s great polar icecaps have been mapped using the past distribution of tillites, dropstones, and glendonites. The global temperature model presented here includes estimates of average global temperate (GAT), changing tropical temperatures (∆T° tropical), deep ocean temperatures, and polar temperatures. Though similar, in many respects, to the temperature history deduced directly from the study of oxygen isotopes, our model does not predict the extreme high temperatures for the Early Paleozoic required by isotopic investigations. The history of global changes in temperature during the Phanerozoic has been summarized in a “paleotemperature timescale” that subdivides the many past climatic events into 8 major climate modes; each climate mode is made up of 3-4 pairs of warming and cooling episodes (chronotemps). A detailed narrative describes how these past temperature events have been affected by geological processes such as the eruption of Large Igneous Provinces (LIPS) (warming) and bolide impacts (cooling). The paleotemperature model presented here allows for a deeper understanding of the interconnected geologic, tectonic, paleoclimatic, paleoceanographic, and evolutionary events that have shaped our planet, and we make explicit predictions about the Earth’s past temperature that can be tested and evaluated. By quantitatively describing the pattern of paleotemperature change through time, we may be able to gain important insights into the history of the Earth System and the fundamental causes of climate change on geological timescales. These insights can help us better understand the problems and challenges that we face because of Future Global Warming”.

Above are the main figures showing the evolution of the global mean temperature as a function of the international chronostratigraphic scale.

CONCLUSION

The conclusion is simple:
There is no climate ‘change’disruption’, fluctuation is the rule. Geology is explicit on this point… However, despite this obvious fact, not a day goes by when the media, a politician or even a scientist talks to us about climate change.
Let’s remain objective and honest and not spread nonsense.
There’s no need for alarmism, as we’re a long way from any hot episode the Earth has ever experienced. Based on IPCC data, the authors estimate that the Earth’s global mean temperature will be between 16.5°C and 19.5°C after the current warming, meaning that the Earth will never be as warm as it was during the very warm periods it experienced. The ‘cold’ (geological scale) Late Eocene – Miocene interval is the one that seems to correspond best to the future situation.