Un rôle crucial des interactions océan–banquise dans la chaleur marquée du maximum climatique du Miocène

Quand la Terre était étonnamment chaude

Il y a environ 17 millions d’années, notre planète a connu une vague de chaleur naturelle appelée le maximum climatique du Miocène. Les températures globales ont augmenté bien au‑dessus des niveaux actuels, et les régions polaires se sont particulièrement réchauffées. Pourtant, même nos meilleurs modèles climatiques ont eu du mal à reproduire l’intensité de ce réchauffement, surtout près des pôles. Cette étude pose une question simple mais puissante : la clé de cette chaleur ancienne n’était‑elle pas seulement les gaz à effet de serre dans l’atmosphère, mais aussi ce qui se passait dans les océans et la banquise aux hautes latitudes ?

Un climat passé qui met nos modèles au défi

Les preuves géologiques indiquent que durant le maximum climatique du Miocène, les températures de surface mondiales étaient d’environ 8–10 °C plus élevées qu’à l’époque préindustrielle, les océans polaires étant parfois plus de 10 °C plus chauds qu’aujourd’hui. Les concentrations de dioxyde de carbone étaient probablement deux à trois fois supérieures à celles d’avant la Révolution industrielle, ce qui aide à expliquer la chaleur mais pas la surprenante petite différence de température entre l’équateur et les pôles. De nombreuses études de modélisation précédentes parvenaient à réchauffer la planète dans l’ensemble, mais échouaient systématiquement à chauffer suffisamment les hautes latitudes. Ce décalage a nourri des doutes sur notre compréhension des climats chauds passés et futurs.

Tester deux Terres virtuelles

Les auteurs ont utilisé deux modèles de système terrestre sophistiqués — NorESM1‑F et IPSL‑CM5A2 — et leur ont appliqué la même géographie miocène, la même végétation, les mêmes calottes glaciaires et deux niveaux plausibles de dioxyde de carbone. Cette configuration a permis une comparaison équitable de la façon dont chaque modèle traitait le même monde ancien. Les deux Terres virtuelles se sont nettement réchauffées, d’environ 4–8 °C en moyenne, en accord avec de nombreuses reconstitutions. Mais elles divergent fortement dans l’Arctique. NorESM a produit un réchauffement polaire extrême, avec des températures de surface arctiques supérieures de plus de 20 °C aux valeurs préindustrielles et un océan Arctique presque sans glace. IPSL, en revanche, a montré un réchauffement polaire beaucoup plus modéré et une banquise saisonnière couvrant encore de larges zones en hiver. Quand les résultats des modèles ont été comparés aux indices de température fossiles et chimiques issus des roches et sédiments, NorESM correspondait mieux aux océans des hautes latitudes anormalement chauds que IPSL, bien qu’il soit trop chaud sur certaines terres.

Comment les courants océaniques et la banquise font basculer l’équilibre

Pour comprendre pourquoi les modèles se comportaient si différemment, les chercheurs ont analysé le bilan énergétique et les schémas de circulation. Dans les deux mondes, des gaz à effet de serre supplémentaires ont piégé plus de chaleur et la fonte des glaces a diminué les surfaces claires, permettant d’absorber davantage de lumière solaire. Les nuages ont aussi apporté un réchauffement supplémentaire dans le grand nord. Mais la différence cruciale résidait dans les océans et la banquise. Dans NorESM, une forte circulation de renversement dans l’Atlantique a poussé d’importantes quantités d’eau chaude et salée vers l’Arctique et mélangé ces eaux vers le bas, tandis que les eaux profondes venant du sud s’affaiblissaient. Cette circulation vigoureuse, combinée à un passage large et ouvert entre l’Atlantique et l’Arctique, a inondé l’océan polaire de chaleur et de sel. L’eau plus saline gelait plus difficilement, et le mélange intense remontait constamment la chaleur à la surface, empêchant la reformations de la banquise. Avec une banquise quasiment disparue toute l’année, l’océan sombre absorbait encore plus d’énergie solaire, amplifiant davantage les températures polaires. IPSL, en revanche, simulait une circulation de renversement plus faible, un transport de chaleur vers le nord réduit et une banquise hivernale persistante qui contribuait à garder l’Arctique plus frais.

Vérifier le rôle de l’atmosphère

L’équipe a également testé si les différences atmosphériques seules pouvaient expliquer les résultats contrastés. Les deux modèles montraient un affaiblissement de la circulation atmosphérique des tropiques vers les pôles, un schéma similaire à ce qui est attendu dans les scénarios de réchauffement futur. Lorsque les chercheurs ont forcé une version atmosphérique seule de NorESM avec des températures de surface de la mer et des schémas de banquise empruntés aux simulations IPSL, le patron de réchauffement obtenu ressemblait beaucoup plus à IPSL qu’à NorESM. Cette expérience a montré que, à grande échelle, les atmosphères des deux modèles se comportent de manière similaire. Le véritable levier venait de la façon dont les systèmes océaniques et de banquise de chaque modèle répondaient — notamment la quantité de chaleur transportée vers le nord par l’océan et la facilité avec laquelle l’Arctique pouvait perdre sa couverture glaciaire.

Leçons pour l’avenir tirées d’un océan ancien

En termes simples, ce travail soutient que le maximum climatique du Miocène a pu être un type de climat polaire fondamentalement différent — un climat où de forts courants océaniques, des eaux de surface plus salées et une banquise fortement réduite ont conjugué leurs effets avec les gaz à effet de serre pour suralimenter le réchauffement des hautes latitudes. La version de NorESM de ce monde, avec une puissante circulation Atlantique et un Arctique quasiment sans glace, correspond mieux aux preuves disponibles qu’un Arctique plus frais et riche en glace, même si elle peut exagérer la perte de banquise. L’étude souligne que reproduire correctement les climats chauds passés et futurs ne se résume pas à fixer le bon niveau de dioxyde de carbone. Il faut aussi rendre compte des interactions entre océans et banquise, et de la sensibilité de ces systèmes aux changements de géographie et de forçage. De meilleures comparaisons entre de nombreux modèles et davantage d’indices géologiques sur la banquise ancienne et la circulation profonde des océans seront essentiels pour déterminer comment nos océans en réchauffement pourraient remodeler le climat polaire dans les siècles à venir.

Citation: Tan, N., Fluteau, F., Zhang, Z. et al. A critical role of ocean–sea ice interactions in the pronounced warmth during the Miocene Climatic Optimum. Commun Earth Environ 7, 326 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03324-2

Mots-clés: Maximum climatique du Miocène, circulation océanique, banquise, amplification polaire, renversement Atlantique