paléoclimatologie, branche de la climatologie qui cherche à retracer les fluctuations des climats passés (ou paléoclimats), dans le but d’identifier les facteurs climatiques majeurs.

La paléoclimatologie concerne l’étude des climats anciens, dits paléoclimats. Le préfixe « paléo » provient d’ailleurs du mot grec palaios signifiant antique. Cette science pluridisciplinaire tend ainsi à reconstituer l’évolution historique du climat en retraçant ses caractéristiques majeures, principalement la température et les précipitations. On parle d’histoire des climats à partir du moment où aucune mesure directe liée à une instrumentation quelconque n’est disponible. Les premières mesures directes remontent à la fin du xix^e siècle.

L’étude de ces paléoclimats permet de connaître les événements climatiques antérieurs, ainsi que leurs fluctuations. Ces données aident à déterminer les principaux facteurs influant sur la complexe machine climatique et à effectuer, à terme, des modélisations climatiques. La comparaison des données historiques aux données actuelles permet également de mettre en exergue l’impact des activités humaines sur le système climatique.

Quatre méthodes principales — issues de plusieurs domaines scientifiques — permettent de récolter des informations sur l’histoire du climat, chacune d’entre elles permettant de remonter plus ou moins loin dans le passé.

Il s’agit premièrement de l’étude des récits historiques, qui se basent parfois sur des phénomènes extrêmes (sécheresses, inondations, éruptions volcaniques) facilement datables.

L’étude des cernes de croissance annuelle des arbres (dendroclimatologie) permet également de remonter de plusieurs siècles dans le passé. Cette technique se base sur le taux de croissance des arbres qui est directement lié aux variations successives du climat.

L’étude des carottes de glace, en glaciologie, permet de recomposer les paléoclimats en s’appuyant sur l’évolution de certains paramètres à partir de l’analyse des couches de glace successives. D’une part, l’épaisseur de chacune des couches et leurs concentrations isotopiques en oxygène (étude des variations du rapport isotopique ¹⁸O/¹⁶O) permettent de déterminer les paléotempératures ; d’autre part, les particules d’air emprisonnées dans la glace renseignent sur les constituants de l’atmosphère passée. En forant sur une profondeur de l’ordre de 3 000 m en Antarctique, les scientifiques ont extrait des carottes de glace vieilles de 420 000 ans (base russe de Vostok) à 740 000 ans (base franco-italienne de Concordia).

Enfin, l’étude des strates géologiques en stratigraphie (formation du relief, répartition des fossiles) et des sédiments marins (carottes océaniques) renseignent sur les évènements cruciaux de l’évolution de la planète, à une échelle géologique de plusieurs millions d’années.

Les recherches entreprises ont permis de reconstituer les principaux évènements du climat passé. Ces études ont mis en avant une évolution lente de la température, avec une succession de périodes glaciaires relativement longues (durée de l’ordre de 80 000 à  100 000 ans) et de période interglaciaires nettement plus courtes (durée d’environ 10 000 ans). La dernière période interglaciaire a culminée il y a environ 120 000 ans, tandis que la dernière glaciation a atteint son maximum d’intensité il y a environ 18 000 ans — avec une température annuelle moyenne plus basse d’environ 5 °C. L’Europe du Nord et l’Amérique du Nord étaient alors totalement recouverts de glace. Plus proche de nous, le « petit âge glaciaire » a engendré une baisse des températures d’environ 1 °C sur l’Europe du Nord, du xv^e au xviii^e siècle.

Les observations de ces fluctuations de température ont servi de base à la théorie astronomique de Milanković (1941), stipulant que les variations climatiques à grande échelle sont corrélées à l’évolution périodique de trois paramètres de l’orbite terrestre : excentricité de l’orbite, obliquité de son axe, précession des équinoxes. La recomposition de l’évolution des concentrations atmosphériques a notamment permis de quantifier l’écart significatif entre les concentrations originelles et les taux actuels largement influencés par les activités humaines. Cette comparaison est à l’origine de la prise de conscience internationale du trop rapide changement climatique actuel.