Mise en évidence des variations anciennes

Les seules traces pouvant donner des indications sur les climats passés sont les couches de sédiments qui se sont accumulées au fil du temps.

Les scientifiques disposent de différentes données pour tenter d'expliquer les variations climatiques.

Les continents n'ont pas toujours occupé leur position actuelle. Ainsi, leur taux d'ensoleillement et leur climat ont évolué.

Exemples :

• Le Sahara actuel était pendant l'ère primaire, à l'Ordovicien, localisé au pôle sud et recouvert d'une calotte glaciaire.

Ceci explique la présence de tillites âgées de plus de 450 millions d'années en plein Sahara. D'autres traces de tillites datées du Carbonifère (-300 millions d'années) ont été repérées en Afrique de l'Ouest, en Australie, en Inde et au Brésil. Ces tillites sont associées à des roches polies dont les stries et rainures sont les témoins de l'érosion et ont permis d'établir le sens d'écoulement de la glace et l'étendue de la calotte glaciaire.

• De même, toujours à l'ère primaire, au Carbonifère, il y a 300 millions d'années, l'Europe était située en zone équatoriale, des forêts de fougères existaient, ce qui explique la présence abondante de charbon dans certaines régions françaises (Lorraine, Nord).

À l'ère primaire les continents sont regroupés et situés vers des latitudes sud. Les terrains carbonifères qu'on trouve en France contiennent des traces qui attestent d'un climat tropical (quand la France se situait près de l'équateur), tandis que d'autres indices telles les moraines et les stries glaciaires montrent qu'à la même période une calotte glaciaire imposante recouvrait l'Amérique du Sud, l'Inde, l'Australie, etc.

Mais toutes les modifications climatiques ne peuvent s'expliquer par la disposition des continents. Ainsi, des changements climatiques ont pu affecter l'ensemble de la planète.

De cette façon, on peut relier l'abondance de la végétation au carbonifère et la présence d'une imposante calotte glaciaire. La végétation luxuriante consomme énormément de CO₂ et la formation de charbon piège ce carbone qui ne retourne pas à l'atmosphère. Donc l'effet de serre diminue, le climat devient plus froid, les dépôts neigeux persistent et la calotte glaciaire se met en place.

La Terre a également connu une période chaude au Crétacé après la glaciation décrite précédemment. Pendant cette période, la Terre est dépourvue de glace. Alaska et Groenland sont peuplés de palmiers et d'arbres à pain, les coraux se développent à des latitudes inhabituelles. Ce réchauffement est à mettre en relation avec un effet de serre plus important lié à des taux en CO₂ élevés. Le volcanisme enrichit l'atmosphère en CO₂ et contribue à l'augmentation de la température.