Influence des paramètres orbitaux sur le climat terrestre

On remarque dans la courbe de variation de température différentes périodicités qui suggèrent l’influence de paramètres orbitaux…

L’obliquité

l’excentricité La terre tourne autour du soleil en une année. Cette orbite n'est jamais parfaitement circulaire. L'excentricité caractérise l'aplatissement de l'ellipse dont le soleil est le foyer.

L'excentricité varie entre le cercle (excentricité = 0) et l'excentricité maximum de 6%. L'excentricité actuelle correspond à 1,67%. Partant des lois de la mécanique (attraction universelle et principe fondamental de la dynamique), les spécialistes de mécanique céleste savent calculer ces variations d'excentricité : 

On peut traduire les variations d’excentricité en variation d’éclairement : Les variations de l'excentricité modifient la distance moyenne de la Terre au Soleil. Sur une année, la Terre reçoit moins d 'énergie lorsqu'elle décrit une orbite circulaire. L'impact sur l'insolation reste cependant très modeste. Les variations sont de l'ordre de 0,1% ce qui entraîne une variation de la température moyenne du globe de quelques dixièmes de degrés.

La précession des équinoxes Par rapport aux étoiles, le grand axe de l'ellipse effectue une rotation en 135 000 ans. Ce phénomène modifie le mois de l'année à laquelle la terre est au périhélie. Le périhélie correspond au moment de l'année où la terre est la plus proche du soleil.

D'autre part, la forme ellipsoïdale de la Terre (due à sa rotation sur elle même et à la force centrifuge qui crée un  bourrelet équatorial) fait que celle-ci oscille comme une toupie. Son axe de rotation, qui pointe actuellement vers l'étoile polaire, décrit un cône autour de la direction perpendiculaire au plan de l'écliptique. Ce mouvement, appelé précession axiale, est très lent puisque l'axe reprend la même position tous les 26 000 ans.(Attention, ceci est indépendant de l'obliquité qui ne concerne que la valeur de l'angle et non la direction de l'axe dans l'espace).

Les variations du paramètre de précession climatique sont par définition modulées en amplitude par les variations d'excentricité de l'orbite terrestre.

Les variations saisonnières d'insolation associées au cycle de précession dépassent souvent 10%. Il s'agit du principal forçage climatique à l'échelle des milliers d'années. il peut être surprenant de constater que l’insolation aux pôles (90°N) est plus élevée qu’au niveau de l’équateur (0°N) mais n’oublions pas qu’au pôle, le 21 juin, la durée de jour est de 24 heures!

Variations du delta18O des foraminifères benthiques et variations de l'énergie solaire reçue par la Terre L'insolation est calculée en tenant compte des trois paramètres orbitaux au 21 juin à 65°N. L'insolation différentielle correspond à la différence entre l'insolation actuelle et celle du passé. Les variations du delta18O des foraminifères benthiques informent directement sur les variations du volume des calottes polaires