La Terre depuis sa formation a toujours été relativement chaude. Seulement 5 phases glaciaires d’une durée environ de 50 millions d’années ont été mises à jour.

Durant certaines de cesphases glaciaires, la Terre aurait été complètement recouverte de glace. C’est la théorie de la Terre « boule de neige ».

Depuis 50 Millions d’années, la Terre subit un refroidissement global et le Quaternaire (depuis 2,6 millions d’années), apparait comme une des phases des plus froides sur Terre.

Evolution des températures globales terrestres depuis 500 millions d’années. Source: Ariel Provost (traduction en français des labels de All palaeotemps.svg) – Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=66706381 

Depuis l’Eocène, il y a environ 50 millions d’années, les données paléoclimatiques montrent un refroidissement global des températures sur Terre.

Plusieurs phénomènes seraient à l’origine de ce refroidissement.

Dans un premier temps, la surrection des grandes chaînes de montagne durant l’ère tertiaire et notamment la chaîne himalayenne aurait été à l’origine de cette « détérioration » climatique.

En effet, la création de relief provoque une augmentation de l’érosion physique et ainsi de l’altération chimique des silicates. Ce processus chimique est appelé une « pompe » à CO2 atmosphérique à long terme. En effet, le CO2 atmosphérique va être consommé et reprécipité sous forme de carbonates dans les océans. Le CO2 atmosphérique étant un gaz a effet de serre, sa diminution provoque une baisse globale des températures de surface.

Dans un deuxième temps, il y a environ 33 millions d’années, l’Amérique du Sud et l’Antarctique se séparent. Le courant circumpolaire antarctique se met en place, isole l’Antarctique et favorise son refroidissement.

Ainsi, la calotte glaciaire s’étend et se pérennise, ce qui influence l’ensemble des courants océaniques et provoque une baisse globale des températures à la surface de la Terre. En effet, les eaux océaniques sont refroidies, ce qui favorise la dissolution du CO2. La quantité de CO2 atmosphérique diminue, et avec elle la température globale terrestre.

Évolution des températures ou du volume de la calotte glaciaire de l’Antarctique durant le Cénozoïque. Graphique de Robert A. Rohde (Université de Californie, Berkeley), Wikimedia Commons.

On observe une accélération du refroidissement globale de la Terre entre 3 et 2 millions d’années avec des cycles à 41 000 ans (période correspondant au changement de l’obliquité). Ensuite à 1 million d’années, les données montrent un changement d’amplitude avec des cycles de 100 000 ans (période correspondant au phénomène de precession des équinoxes).

Ce changement d’amplitude à 1 million d’année pourrait être du à la mise en place d’une calotte glaciaire stable au pôle Nord qui n’avait pas eu la possibilité de se développer avant. La présence d’une calotte glaciaire a une influence importante sur l’albedo et induit un refroidissement globale à la surface de la Terre. On parle de rétroaction positive.

On sait par ailleurs que c’est dans le dernier million d’année que se développent dans les Alpes de grands glaciers qui atteignent les fonds de vallées.

Reconstruction des paléotempératures terrestres des 5 derniers millions d’années basée sur l’analyse isotopique de l’Oxygène dans des sédiments marins. Source:  Robert A. Rohde d’après Lisiecki and Raymo (2005).

C’est l’ère géologique la plus récente, elle commence il y a 2,6 millions d’années.

Le climat y est marqué à la fois par un refroidissement général par rapport à l’Ère Tertiaire, mais aussi par une augmentation de sa variabilité. La Terre au cours des derniers 800 000 ans, a subi des fluctuations climatiques majeures, cycliques, entrainant la croissance et la fonte régulière de grandes calottes glaciaires, notamment dans les Alpes.

Le quaternaire se caractérise ainsi par 6 périodes glaciaires entrecoupées par des périodes interglaciaires plus chaudes. Les périodes glaciaires sont elles-mêmes composées de stades successifs de crue et retrait glaciaires.

Les 4 dernières périodes glaciaires ont été nommées comme les affluents du Danube: Günz, Mindel, Riss et Würm, où elles ont été définies. Ces 4 cycles glacaires restent peu ou mal datés. On utilise ces noms en therme de chronologie relative.

Les mouvements de la glace ont érodé les roches du sous-sol, créant de vastes cirques glaciaires et des lacs glaciaires en creusant des vallées profondes. Les moraines déposées au front des glaciers peuvent devenir de véritable obstacle et changer la direction des cours d’eau. En aval des glaciers, se construisent des terrasses fluvioflaciaires qui seront réincisées par les rivières lors des périodes interglaciaires.

Il s’agit d’une période climatique particulièrement froide du XIVème au XIXème siècle et comprenant 4 périodes avec des températures annuelles très basses (en 1350, 1640, 1820 et 1850). Le petit âge glaciaire (PAG) se caractérise par des avancées successives des glaciers dues principalement à des hausses de chutes de neige alimentant la zone d’accumulation des glaciers.

Le petit âge glaciaire aura des conséquences importantes sur les populations: les glaciers envahissent les paturâges, et provoquent des catastrophes avec les chutes de sérac, les débacles de lacs de barrage. Leurs crues provoquent la destruction de hameaux et bien sur le froid envahit les population.

Le petit âge glaciaire est surtout documenté dans l’hémisphère Nord, mais il a aussi été mis en évidence dans l’hémisphère Sud. il est suivi d’un optimum climatique durant le Moyen-Âge.