Les événements de Heinrich correspondent à des débâcles massives d'icebergs (et probablement aussi d'eau douce) dans l'océan Atlantique Nord qui ont eu lieu lors des glaciations quaternaires.. Elles sont particulièrement bien documentées pour la dernière période glaciaire, correspondant approximativement au Pléistocène supérieur, entre environ avant le présent (AP).
Ces débâcles sont dues à une instabilité des calottes polaires et des glaciers qui couvraient alors une partie des continents de l'hémisphère Nord, et tout particulièrement de la calotte laurentide qui recouvrait l'Amérique du Nord. En fondant, les icebergs ont libéré les sédiments qu'ils contenaient, ce qui a formé des couches de sédiments spécifiques sur le plancher océanique, les IRD (de l'anglais Ice Rafted Debris). La définition stricte d'un événement de Heinrich est la présence d'une telle couche d'IRD observée dans les carottes marines de l'Atlantique Nord. Par extension, l'expression « événement de Heinrich » est parfois utilisée pour désigner les conséquences climatiques associées. La conséquence directe de ces débâcles d'icebergs est un ralentissement marqué de la circulation thermohaline, un refroidissement climatique dans l'Hémisphère Nord, ainsi qu'une migration vers des latitudes plus méridionales de la zone de convergence intertropicale (ZCIT).
vignette|centre|upright=3.5|Chronologie approximative des événements de Heinrich par rapport aux événements de Dansgaard-Oeschger et aux maxima isotopiques d'Antarctique. Ligne violet clair : d18O de la carotte de glace de NGRIP (Groenland), pour mille.. Pointillés orange : température reconstituée pour le site de forage de NGRIP.. Ligne violet foncé : d18O de la carotte de glace de EDML (Antarctique), pour mille.. Rectangles gris : événements de Heinrich majeurs d'origine laurentidienne (H1, H2, H4, H5). Hachuré gris : événements de Heinrich majeurs d'origine européenne (H3, H6). Hachuré gris clair et numéros C-14 à C-25 : couches mineures d'IRD enregistrées dans l'Atlantique Nord.. Numéros HS-1 à HS-10 : stadiaire de Heinrich (en anglais Heinrich Stadial, HS).... Numéros GS-2 à GS-24 : stadiaire groenlandais (en anglais Greenland Stadial, GS).. Numéros AIM-1 à AIM-24 : maximum isotopique d'Antarctique (en anglais Antarctic Isotope Maximum, AIM). Les enregistrements des carottes de glace du Groenland et d'Antarctique sont présentés sur leur échelle d'âge commune AICC2012...
Étymologie Les événements de Heinrich doivent leur nom au géologue allemand Hartmut Heinrich qui les a identifiés.
Identification dans les carottes de sédiment marin Le géologue allemand Hartmut Heinrich est le premier à avoir décrit ces événements dans les années 1980. Historiquement, les IRD ont d'abord été observés par William Ruddiman dans des carottes prélevées entre 40°N et 50°N dans l'Atlantique Nord.. Cette zone est ainsi également connue sous le nom de ceinture de Ruddiman.. Les couches d'IRD contiennent principalement des grains de taille grossière (en général supérieure à 150 microns de diamètre) et à bords non poli. Ces grains sont trop lourds pour être transportés par les courants marins et ont donc été attribués à la fonte d'icebergs : les icebergs délivrés par les glaciers ont au préalable érodé la surface sur laquelle ils se sont déplacés ; au moment d'être délivrés dans l'océan, ils contenaient donc une certaine quantité de sédiment, qui s'est progressivement déposée sur le plancher océanique au cours de la fonte.
L'étude des carottes marines a permis l'identification précise de 6 événements majeurs se produisant lors de phases froides de la dernière période glaciaire, bien documentés dans une large zone géographique couvrant l'Atlantique nord. Ces événements majeurs ou événements de Heinrich sont numérotés H1 (le plus récent), H2, H3, H4, H5 et H6 (le plus ancien). L'étude de carottes plus anciennes révèle que de tels événements majeurs ont aussi eu lieu pendant les glaciations précédentes, mais pas pendant les périodes interglaciaires .. L'épisode de refroidissement climatique connu sous le nom de Dryas récent est parfois considéré comme l'événement H0..
D'autres événements mineurs se produisant aussi pendant des phases froides ont été identifiés en bordure de la calotte laurentide, et numérotés avec différentes nomenclatures . Enfin, on observe également des couches d'IRD pendant les phases chaudes de la dernière période glaciaire avec une distribution géographique limitée, plutôt en bordure de la calotte fennoscandienne.. Ces deux types d'événements mineurs ne sont pas considérés comme des événements de Heinrich.
Origine des IRD Les analyses géochimiques réalisées sur les couches d'IRD permettent d'en estimer la provenance et ainsi d'identifier quelle calotte polaire a provoqué l'événement de Heinrich correspondant. Il s'agit de déterminer les minéraux constituant les grains détritiques et de mesurer l'abondance isotopique de certains éléments prélevés dans les couches d'IRD. Ces analyses ont révélé que H1, H2, H4 et H5 étaient principalement causés par des icebergs de la calotte laurentide, tandis que les événements H3 et H6 étaient principalement dus aux calottes européennes (Scandinavie, Îles Britanniques et Islande)......
De plus, la distribution géographique de l'épaisseur de la couche d'IRD peut aussi renseigner sur sa provenance. Ainsi, pour les événements H1, H2, H4 et H5, la couche est plus épaisse au large du Québec et se rétrécit en direction de l'Europe, indiquant donc une source nord-américaine. L'inverse est observé pour H3 et H6, suggérant une source européenne ..
Chronologie et durée des événements Dater les événements de débâcle glaciaire permet de quantifier la durée de la débâcle, mais aussi, par comparaison avec d'autres archives climatiques également datées, de déterminer les conditions climatiques existantes avant, pendant et après la débâcle, et ainsi de mieux comprendre les mécanismes climatiques en jeu. Il existe plusieurs méthodes pour dater les événements de Heinrich, décrites ci-après. La comparaison de tous ces résultats permet d'estimer une incertitude sur la datation des événements de Heinrich.
Méthodes de datation L'âge des événements de Heinrich, identifié dans des carottes de sédiments marins, a tout d'abord été déterminé par datation au carbone 14 de ces archives. Cette technique peut être utilisée pour des sédiments jusqu'à environ ans. Pour des sédiments plus âgés, le contenu en carbone 14 est trop faible pour être analysé avec précision. Une large incertitude de cette méthode est l'estimation de l'âge réservoir du sédiment. Pour la période actuelle, cet âge est d'environ 400 ans dans l'Atlantique Nord. Lors des périodes glaciaires, cet âge était probablement plus grand et reste difficile à estimer. Enfin, lors des événements de Heinrich, cet âge réservoir a vraisemblablement été fortement perturbé par la débâcle d'icebergs elle-même, pouvant atteindre ... Il est donc important de prendre en compte l'incertitude associée à la datation des événements de Heinrich basée sur la mesure du carbone 14.
Une autre méthode de datation pour les carottes de sédiment marin est de corréler les variations d'un indicateur de température (par exemple l'abondance des différentes espèces de foraminifères) à celles observées dans les carottes de glace du Groenland (par exemple le δO de l'eau ou bien la reconstruction de température basée sur le δN de l'air piégé dans la glace). Cette méthode suppose que les variations de température enregistrées dans deux archives géographiquement distinctes soient synchrones, ce qui est parfois vérifiable de manière indépendante . ., mais pas systématiquement ., créant ainsi une incertitude supplémentaire sur la datation. Une fois l'échelle d'âge de la carotte marine construite, on peut proposer un âge approximatif pour les couches d'IRD qui y sont identifiées.
Enfin, une troisième méthode consiste à identifier l'empreinte climatique des événements de Heinrich dans des archives présentant des chronologies précises, comme les carottes de glace.., ou encore les spéléothèmes des grottes, qui présentent souvent les incertitudes de datation les plus faibles.. L'inconvénient de cette méthode est que l'on ne peut habituellement pas vérifier si la débâcle d'iceberg enregistrée par les IRD dans les carottes marines était synchrone ou pas avec l'anomalie climatique enregistrée dans d'autres archives.
Estimations ÉvénementÂges, en milliers d'annéesHemming (2004)Bond & Lotti (1995)Vidal et al. (1999)H0~12H116,814H2242322H3~3129H4383735H54545H6~60H1 et 2 ont été datés par le C14, H3 à 6 par corrélation à la carotte de glace groenlandaise GISP2.
Quantité déversée d'eau douce et d'icebergs Plusieurs méthodes permettent d'estimer le volume équivalent d'eau douce (si le volume des icebergs et de l'eau était exprimé en volume d'eau) déversé lors d'un événement de Heinrich: Hemming (2004). a supposé une durée maximale de débâcle de 500 ans et utilisé des estimations reproduisant l'anomalie de δO marin (i.e. la composition isotopique de l'oxygène mesurée dans la coquille calcaire de foraminifères marins extraits de carottes de sédiment marin), conduisant à des valeurs de 1,9×10 à 3×10 km. Roche et al. (2004)., en se basant sur la modélisation de l'anomalie mesurée de δO marin pour H4 ont proposé un volume total d'eau déversée compris entre 0,1×10 et 7×10 km sur une durée de 250 ± 150 ans. Ceci correspond à une montée du niveau de la mer de 2 ± . Roberts et al. (2014). ont réalisé des estimations basées sur un modèle de dispersion d'icebergs contenant du sédiment par les courants de surface dans l'Atlantique nord, afin de reproduire l'épaisseur observée de la couche d'IRD dans les carottes marines, proposant un volume de 3×10 à 12×10 km. Cette estimation suppose une durée de la débâcle de 500 ans.
Causes Plusieurs hypothèses existent quant à la cause déclenchant les événements de Heinrich. Ci-après sont discutées uniquement les causes proposées pour les débâcles d'origine principale laurentidienne (H1, H2, H4 et H5). Ces hypothèses peuvent être différenciées en deux catégories: les causes internes et les causes externes. Causes internes Selon les hypothèses de cause interne, le système "calotte polaire laurentide" est instable et suit un cycle de croissance, lorsque l'accumulation de précipitation neigeuse est plus importante que la fonte, suivi d'une débâcle qui ne nécessite pas d'élément déclencheur externe. Ce mécanisme est connu sous le nom de "binge-purge" en anglais.. Plusieurs mécanismes déclenchant la débâcle ont été proposés: déstabilisation de la calotte à l'interface glace/socle en raison d'un réchauffement, soit par le flux de chaleur géothermique, soit par frottement, ou encore par advection de chaleur depuis la surface .; déstabilisation d'un courant glaciaire (ou fleuve de glace) drainant la Laurentide en détroit d'Hudson.; déstabilisation par effondrement d'une barrière naturelle de glace au détroit d'Hudson et déversement du lac situé en amont dans la baie d'Hudson (ou jökulhlaup).. Dans chaque cas cité, le mécanisme proposé a été modélisé et peut reproduire la répétition des débâcles observées dans les carottes de sédiment marin. Causes externes