Une étude, dont les résultats intitulés «Estimates of volcanic-induced cooling in the Northern Hemisphere over the past 1,500 years» ont été publiés dans la revue Nature Geoscience, a permis de mettre au point une méthode pour mesurer et simuler avec précision le refroidissement induit par les éruptions volcaniques dans l'hémisphère nord.

Rappelons tout d'abord «que les grandes éruptions volcaniques éjectent dans la stratosphère des quantités considérables de soufre qui, après conversion en aérosols, bloquent une partie du rayonnement solaire et tendent à refroidir la surface de la Terre pendant quelques années». Ainsi, «l'éruption du volcan Pinatubo, survenue en juin 1991 et considérée comme la plus importante du 20ème siècle» a provoqué par l'injection de «20 millions de tonnes de dioxyde de soufre dans la stratosphère», un «refroidissement global moyen de 0,4°C».

En général, «pour quantifier le refroidissement temporaire induit par les grandes éruptions de magnitude supérieure à celle du Mont Pinatubo survenues ces 1 500 dernières années», les scientifiques ont recours à deux approches: d'une part, «la dendroclimatologie, basée sur l’analyse des cernes de croissance des arbres», et, d'autre part, «la simulation numérique en réponse à l’effet des particules volcaniques».

Le problème était que, jusqu'ici, «ces deux approches fournissaient des résultats assez contradictoires, ce qui ne permettait pas de déterminer avec précision l’impact des grandes éruptions volcaniques sur le climat», puisque «les refroidissements simulés par les modèles de climat» étaient «deux à quatre fois plus importants et duraient plus longtemps que ce que les reconstitutions dendroclimatiques établissaient».

Dans ce contexte, l'étude ici présentée est parvenue «à réconcilier les deux approches et à proposer une méthode capable d’estimer avec précision les effets que pourraient avoir les futures éruptions de forte magnitude sur le climat, pour ensuite mieux anticiper leurs impacts sur nos sociétés».

Pour cela, les dendrochronologues de l'équipe ont réalisé «une nouvelle reconstitution des températures estivales de l’hémisphère nord pour les 1 500 dernières années» en analysant «la largeur mais surtout la densité de cerne d’arbres, qui est très sensible aux variations de température et qui avait été négligée par le passé».

Ces données, «récoltées à travers tout l’hémisphère nord, de la Scandinavie à la Sibérie, en passant par le Québec, l’Alaska, les Alpes et les Pyrénées», ont ainsi permis de clairement détecter dans le cadre de la reconstitution, toutes les éruptions majeures.

Ces résultats ont fait apparaître «que l’année qui suit une grande éruption est caractérisée par un refroidissement plus prononcé que celui observé dans les reconstitutions précédentes». Toutefois, ces refroidissements ne semblent «pas persister plus de trois ans à l’échelle hémisphérique».

Pour leur part, les physiciens du climat de l'équipe ont «calculé le refroidissement engendré par les deux plus grandes éruptions du dernier millénaire, les éruptions du Samalas et du Tambora, toutes deux survenues en Indonésie en 1257 et 1815, à l’aide d’un modèle climatique sophistiqué», qui «prend en compte la localisation des volcans, la saison de l’éruption, la hauteur d’injection du dioxyde de soufre».

Surtout, ce modèle, qui «intègre un module microphysique capable de simuler le cycle de vie des aérosols volcaniques depuis leur formation, suite à l’oxydation du dioxyde de soufre, jusqu’à leur sédimentation et élimination de l’atmosphère», permet «de simuler de façon réaliste la taille des particules d’aérosols volcaniques et leur espérance de vie dans l’atmosphère, ce qui conditionne directement l’ampleur et la persistance du refroidissement provoqué par l’éruption».

Il résulte de ces simulations «que les perturbations des échanges de rayonnement, dues à l’activité volcanique, étaient largement surestimées dans les simulations précédentes, utilisées dans le dernier rapport du GIEC (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat)».

Ainsi, «pour la première fois, les résultats produits par les reconstitutions et les modèles climatiques convergent quant à l’intensité du refroidissement et démontrent que les éruptions de Tambora et du Samalas ont induit, à l’échelle de l’hémisphère nord, un refroidissement moyen oscillant entre 0,8 et 1,3°C pendant l’été 1258 et 1816».

En conclusion, ces deux approches, qui «s’accordent également sur la persistance moyenne de ce refroidissement, évaluée à deux-trois ans», ouvrent désormais la voie «à une meilleure évaluation du rôle du volcanisme dans l’évolution du climat».