Paris, France – 13 Avril 2026
Une avancée claire en paléoclimatologie publiée aujourd’hui dans Nature Geoscience, lève enfin le voile sur une énigme persistante : pourquoi la relation entre les isotopes de l’eau dans les carottes de glace et la température varie-t-elle si fortement selon l’espace et le temps en Antarctique ? Dirigée par Mathieu Casado, chercheur au Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE, CNRS/CEA/UVSQ/Université Paris-Saclay), une équipe internationale de chercheurs a développé un cadre conceptuel révolutionnaire expliquant ces divergences.
Un problème vieux de 70 ans
Depuis les travaux pionniers de Willi Dansgaard et Claude Lorius dans les années 1950, les scientifiques utilisent la composition isotopique de l’eau dans les carottes de glace (notamment le rapport entre isotopes lourds et légers) comme un « paléothermomètre » pour reconstituer les températures passées. Cependant, cette méthode s’est heurtée à un défi récurrent : la relation entre isotopes et température n’est ni uniforme dans l’espace ni stable dans le temps. Les mesures issues de sites distincts montrent souvent une corrélation isotope-température bien plus marquée que celles obtenues au même endroit à des périodes différentes. Cette incohérence complique la reconstruction des climats anciens à partir des carottes de glace.
L’avancée décisive
La situation est d’autant plus complexe que les pentes spatiales et temporelles sont calculées à partir de méthodes observationnelles radicalement différentes. La relation spatiale est généralement établie à partir d’échantillons de névé (ou de glace), représentant chacun de longues périodes, par exemple plus de 10 ans. À l’inverse, les relations temporelles sont souvent dérivées de données de chutes de neige quotidiennes. Cette disparité méthodologique a nourri l’incertitude : les différences entre relations spatiales et temporelles proviennent-elles d’incohérences d’échantillonnage, ou reflètent-elles une propriété intrinsèque du système hydroclimatique ?
Grâce à de nouveaux instruments de spectroscopie infrarouge, l’équipe a mesuré en temps réel les isotopes de la vapeur d’eau lors d’une traversée de 3 500 km en Antarctique de l’Est. En combinant ces nouvelles données avec celles de stations fixes (mesurant la vapeur, les précipitations et la composition isotopique de surface) et des simulations de modèles climatiques, les chercheurs ont révélé les mécanismes physiques sous-jacents aux variations des relations isotope-température.
Un cadre conceptuel inédit
L’étude montre que les différences entre les relations spatiales et temporelles isotope-température sont gouvernées par la circulation atmosphérique à grande échelle et le transport des masses d’air humide. Lorsque les masses d’air se déplacent des côtes vers l’intérieur de l’Antarctique, l’humidité subit une distillation qui modifie sa composition isotopique. Ce processus est plus marqué dans l’espace que dans le temps. L’équipe a élaboré un cadre conceptuel intégrant les trajectoires caractéristiques de l’humidité, depuis les basses latitudes vers les pôles. Ce sont ces trajectoires distinctes, et le fait qu’elles intersectent des altitudes variables sur le plateau antarctique, qui expliquent pourquoi la relation isotope-température diffère selon qu’elle est spatiale ou temporelle.
« Les altitudes plus élevées du plateau antarctique sont connectées à des régions sources d’humidité plus éloignées », explique Adriana Bailey, professeure adjointe à l’Université du Michigan et co-autrice de l’étude. « Comme l’humidité à haute altitude parcourt un ‘voyage’ plus long dans le cycle de l’eau, on observe une sensibilité accrue entre le rapport isotopique et la température. Cette sensibilité plus forte en altitude, par opposition à une sensibilité plus faible près des côtes, influence la relation isotope-température dans l’espace. »
Pourquoi c’est important
Cette recherche constitue une avancée majeure en paléoclimatologie. En résolvant l’incohérence de longue date du paléothermomètre isotopique, les scientifiques peuvent désormais reconstituer les températures passées à partir des carottes glaciaires avec une précision inédite. Cela est crucial pour comprendre l’histoire climatique de la Terre, y compris les périodes glaciaires et interglaciaires, et pour affiner les prédictions du changement climatique futur.
Chercheur au CNRS et auteur principal de l’étude, le Dr Casado souligne l’importance de ces travaux : « Depuis 70 ans, nous savions que le paléothermomètre isotopique était incohérent, mais nous n’en comprenions pas pleinement les raisons. Avec cette étude, nous avons enfin ‘réparé’ le thermomètre. Notre cadre permet d’interpréter les enregistrements glaciaires avec une confiance accrue, ouvrant de nouvelles perspectives pour appréhender le rôle de l’Antarctique dans le changement climatique global. »
Une collaboration internationale
Cette étude s’inscrit dans le cadre de l’East Antarctic International Ice Sheet Traverse (EAIIST), un projet collaboratif réunissant des chercheurs de France, d’Italie, d’Australie, des États-Unis, du Japon, d’Allemagne, de Belgique et d’Irlande. Le projet a été soutenu par l’Agence nationale de la recherche (ANR), la Fondation BNP Paribas, le Conseil européen de la recherche (ERC) et l’Institut polaire français Paul-Émile Victor (IPEV).
Pour plus d’informations, voir l’étude ici https://www.nature.com/articles/s41561-026-01961-y ou contacter : Dr Mathieu Casado Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE)