Quels ont été les climats tout au long de l’histoire de la Terre ? Comment s’est organisée l’alternance des périodes froides et des périodes plus chaudes pendant ces quelques milliards d’années ? Y a-t-il des leçons à tirer de cette longue évolution du climat, pour mieux comprendre le réchauffement climatique actuel ? La perturbation en cours est-elle inédite dans l’histoire de la Terre ? En quoi celle-ci menace-t-elle durablement notre environnement et donc notre survie ?

La réflexion s’impose d’autant plus aujourd’hui que les processus de régulation du climat et du cycle du carbone qui ont maintenu les conditions favorables à la vie sont mis à mal par la rapidité de la perturbation induite par l’homme.

Spécialiste du climat, Gilles Ramstein nous invite dans ce livre à prendre du recul et à analyser avec lui les extraordinaires variations climatiques que la Terre a connues et qu’elle connaîtra encore avant d’être avalée, sans doute, par la géante rouge que deviendra notre Soleil.

Pour la première fois, un voyage préhistorique à travers les climats de la Terre depuis 4 milliards d’années, qui nous aide à comprendre les dérèglements actuels du climat et à dessiner l’avenir de notre planète.

« Un livre nécessaire qui nous permet de mieux connaître le passé pour mieux apprendre à construire l’avenir. » Michel Brunet, professeur émérite de paléontologie humaine au Collège de France.


Gilles Ramstein est climatologue et directeur de recherches au Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA). Spécialiste de la modélisation du climat au Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (LSCE [CEA/CNRS/UVSQ]), il explore, depuis près de vingt-cinq ans, les causes des changements climatiques dans l’histoire de la Terre, à travers de très nombreux projets pluridisciplinaires, à l’échelle nationale et internationale. 

1. Couverture
2. Titre
3. Copyright
4. Dédicace
5. Préface
6. Avant-propos
7. Chapitre 1 - Échapper à la glaciation totale
   1. Bombardements primitif et tardif
   2. Le début de l’histoire du climat
   3. Soleil faible, climat chaud
   4. Premières pistes, premiers soupçons
   5. Un deuxième comparse potentiel
   6. Un ballet de gaz à effet de serre
   7. Qu’y a-t-il derrière Gaïa ?
8. Chapitre 2 - La régulation thermique par les gaz à effet de serre dans un monde sans oxygène
   1. Retour sur l’Archéen
   2. Origine de l’oxygène sur Terre
   3. À la recherche des premières traces de vie
   4. L’atmosphère de l’Archéen
   5. Pourquoi il faut « complexifier » la description du système en faisant appel aux gaz à effet de serre
9. Chapitre 3 - La montée en puissance de l’oxygène et le premier accident thermique
   1. Un petit bol d’oxygène pour la route…
   2. L’énigmatique évolution de l’oxygène
   3. Puits et source d’oxygène
   4. Le grand événement : la montée en puissance de l’oxygène (2,4-2,2 Ga)
   5. L’effet des glaciations globales (800-600 Ma)
   6. L’oxygène et ses fluctuations
   7. Des tentatives de reconstruction de l’histoire de l’oxygène
   8. Et le climat dans tout ça ?
10. Chapitre 4 - Un autre monde oxygéné et chaud
    1. Survol des changements dans l’atmosphère et l’océan
    2. Bactéries et eucaryotes
    3. Les causes de l’extraordinaire diversification des eucaryotes
    4. Quel océan pour l’essor des eucaryotes ?
    5. Ce qui a limité l’essor des eucaryotes
    6. Les prémices de l’explosion cambrienne
11. Chapitre 5 - Le second accident : comment la Terre est entrée et sortie d’épisodes de glaciation globale
    1. Petit rappel sur les chauds et froids du Protérozoïque
    2. Des calottes de glace sur l’équateur
    3. Les mystères s’accumulent
    4. Une solution à tous les paradoxes ?
    5. Snowball Earth et biologie
    6. Glissements progressifs vers la glaciation globale
    7. Force et faiblesse de la théorie : l’acidification des océans
    8. S’extraire d’une Terre gelée : plus difficile que prévu
    9. Comment mesurer la durée d’un épisode glaciaire ?
12. Chapitre 6 - Une Terre stabilisée ?
    1. Une transition… tranquille ?
    2. Modéliser le cycle du carbone à l’échelle géologique
    3. Survol des climats du Paléozoïque
    4. Essor de la végétation continentale et basculements climatiques au Dévonien
    5. Ère secondaire : toujours très chaud, mais orageux en fin de journée ?
    6. Qu’en est-il de la régulation du cycle du carbone ?
13. Chapitre 7 - Dérégulations, crises et extinctions
    1. Temps long, temps court
    2. Brève description des concepts uniformitariste et catastrophiste
    3. Petit survol des extinctions majeures
    4. Les causes possibles des extinctions majeures
    5. L’extinction la plus connue : la limite Crétacé-Tertiaire
    6. L’extinction la plus massive et la plus mystérieuse : la crise Permo-Trias
    7. Tant d’hypothèses et si peu de scénarios quantifiés
    8. Mais est-ce que toutes ces crises ont une même cause ?
    9. Déstabiliser les réserves de clathrates : une bombe potentielle ?
    10. Comment se forment les clathrates ?
    11. Quelles traces de bouffées de méthane
    12. Ça swingue au Néoprotérozoïque
    13. Retour sur la limite Permo-Trias
    14. Chaud devant ! La limite Paléocène-Éocène : un candidat idéal ?
    15. Catastrophes et climat
14. Chapitre 8 - La lente descente vers le froid
    1. Le rideau s’ouvre sur le Tertiaire
    2. Le CO2 baisse, les calottes s’installent
    3. Comment s’englacent les deux hémisphères
    4. Un bref renversement de tendance
    5. Sans bulles, comment retracer l’évolution du CO2 atmosphérique ?
    6. Des constats aux causes
    7. Surrection de montagnes et baisse du CO2
    8. Une autre explication : les bassins océaniques et les mers épicontinentales
    9. Une mer disparaît
    10. Quand le Tertiaire s’achève…
15. Chapitre 9 - L’émergence de l’homme, dans quel climat ?
    1. Retour de balancier
    2. Modéliser climat et biosphère pour mieux appréhender l’évolution des ancêtres de l’homme
    3. La première sortie d’Afrique
    4. À la recherche du climat de l’optimum Miocène
    5. Les causes d’une embellie pendant la plongée du climat vers le froid
    6. Planter le décor climatique à l’apparition de Toumaï
    7. La théorie des refuges arides
    8. Reconstituer l’environnement d’Abel et de Toumaï
    9. De Toumaï à Abel
    10. Une version climatique de l’« East Side Story »
    11. Lucy et ses frères
16. Chapitre 10 - La petite musique de Milankovitch
    1. Des variations climatiques rapides
    2. Un génial précurseur
    3. Paramètres orbitaux
    4. Des moraines des Alpes aux ébauches de la théorie astronomique des climats
    5. L’émergence du cycle du carbone
    6. Le retour triomphal de la théorie astronomique
    7. La renaissance de la théorie astronomique
    8. Vers une théorie unifiée
    9. Un tiercé gagnant, mais dans le désordre
    10. Des outils numériques de simulation du climat s’attaquent à la théorie de Milankovitch
    11. La théorie de Milankovitch au crible de la modélisation
    12. Première station : le Crétacé moyen (100 Ma)
    13. Les sapropels : un analogue possible ?
    14. Encore plus loin : seconde station
    15. Dernière étape : dans le froid de la Terre englacée
    16. L’homme peut-il pour un temps brouiller les pistes ?
17. Chapitre 11 - Rapide tour d’horizon de paléo-indicateurs au Quaternaire
    1. Un monde encore plus froid mais bien mieux documenté
    2. Petit voyage en pays de proxies. Pollens de toutes les espèces…
    3. Des stalagmites et stalactites poussent et enregistrent le climat
    4. Les précipitations reconstruites… du fond des lacs
    5. Des proxies des climats froids et polaires
    6. Passer de l’hypothèse à la démonstration
    7. Du continent aux océans : des indicateurs différents, une même démarche
    8. Des pollens aux foraminifères planctoniques
    9. L’isotope s’en mêle
    10. Les masses d’eau se sont réorganisées entre océan glaciaire et océan interglaciaire
    11. En appui des assemblages de foraminifères : l’utilisation d’autres paléothermomètres
    12. Synthèse et convergence
    13. La force des reconstructions tient au croisement des données
    14. D’autres indicateurs climatiques pour la période plus récente
    15. Les isotopes de l’oxygène et de l’hydrogène viennent au secours du 13C et des cernes d’arbres…
18. Chapitre 12 - Le dernier million d’années : un climat qui oscille à « hautes fréquences »
    1. Planter le décor du Quaternaire
    2. Une certaine diversité dans la régularité
    3. Le retour de Milankovitch et d’Arrhenius
    4. Plus froid, mais surtout plus instable
    5. Événements abrupts et impact global
    6. Une vidange des calottes de glace ?
    7. Une théorie intégrée
    8. Gros plan sur H4
    9. Des événements abrupts et des hommes
    10. Le dernier déclin de l’empire des glaces
    11. Une fonte chaotique
    12. L’Holocène : notre monde
    13. Le Sahara vert
    14. Depuis quand la perturbation anthropique a-t-elle un effet global ?
    15. Dix ans après, peut-on dire que la pression anthropique a débuté près de 5 000 ans avant la révolution industrielle ?
    16. Le dernier millier d’années avant de rentrer chez nous
    17. Améliorer notre compréhension du climat futur passe par l’étude des climats passés
    18. Deux périodes phares des paléoclimats
    19. Deux illustrations
19. Chapitre 13 - Projections d’un avenir… incertain
    1. Retour à l’Anthropocène
    2. Quelques nuages dans les projections climatiques
    3. L’exemple du protocole de Montréal et les limites de ce modèle pour les gaz à effet de serre
    4. Consensus et conflit
    5. L’exemple du difficile consensus sur la question de la remontée du niveau marin d’ici à la fin du siècle
    6. L’établissement du consensus
    7. Agir dans l’incertitude
    8. Tout est question de temps…
    9. Perturbations et ruptures
    10. Rupture de la cryosphère et ses implications sur la dynamique de l’océan
    11. Comment fondent les calottes ?
    12. Un peu moins de sel… et tout est différent…
    13. Ruptures sur le cycle du carbone : la fonte du pergélisol
    14. Ruptures sur le cycle du carbone : la déstabilisation des clathrates
    15. Ruptures sur le cycle du carbone : vers une réorganisation des réservoirs ?
    16. S’agit-il de sauver le climat ?
    17. L’homme n’est pas davantage le centre du monde que la Terre n’est le centre de l’univers
    18. Penser « Gaïa » ou « rentabilité immédiate »
20. Chapitre 14 - Dérégulations, accident et disparition
    1. Inventaire avant embarquement
    2. L’Anthropocène : un feu d’artifice ou des conséquences à long terme
    3. La disparition physique
    4. Antichambres
    5. CO2 atmosphérique, arrêt de la photosynthèse ?
    6. La perte des eaux
    7. Le visage de la Terre se fige
    8. Un dernier scénario : l’accident
    9. Retour à la maison
21. Station terminus : tout le monde descend
    1. Sursaut ou effondrement
    2. Voyager libre…
    3. …mais pas seul
22. Glossaire
23. Les grandes étapes du climat et de la vie sur Terre
24. Bibliographie
25. Remerciements
26. Crédit des figures
27. Table