Si les dynamiques de l’océan et de l’atmosphère peuvent être représentées par des modèles physiques explicites comme les GCMs, ce n’est plus le cas lorsqu’il s’agit de l’évolution à long terme des calottes de glaces ou bien du cycle du carbone, notamment en réponse aux forçages astronomiques. Afin de construire une théorie de ces variations, nous avons formalisé les principaux mécanismes sous forme d’un modèle conceptuel.

L’évolution couplée climat-carbone lors des cycles glaciaire-interglaciaire peut sans doute s’expliquer via les processus de formations d’eaux de fond Antarctiques (Paillard, 2015 ; Mariotti et al. 2016). Cependant, l’existence de cycles à 400 000 ans dans les enregistrements de ¹³C cycles n’est pas spécifique du Quaternaire (eg. Paillard & Donnadieu, 2014). Sur le Plio-Pléistocène, la modulation d’amplitude de l’excentricité à 2-2,4 millions d’années permet d’expliquer simplement, à travers un modèle conceptuel, non seulement l’allure des cycles du ¹³C, mais aussi, de façon conjointe, une modulation du carbone total sur Terre avec une première chute du CO₂ atmosphérique vers 2,7 Ma BP (début du Pléistocène et des cycles à 41 ka), puis une deuxième chute vers 0.7 Ma BP (Mid-Pleistocene transition, début des cycles à 100ka).