Ralentissement de la rotation terrestre

En 1972, le Bureau international des poids et mesures introduisait la première seconde intercalaire, un ajustement d'une seconde ajouté au temps universel coordonné pour compenser le ralentissement naturel de la rotation terrestre. Cinquante-quatre ans plus tard, une étude publiée dans JGR: Solid Earth nous apprend que le changement climatique est en train de modifier ce ralentissement à un rythme sans précédent depuis 3,6 millions d'années. La Terre tourne moins vite, et cette fois, ce n'est pas uniquement la Lune qui en est responsable.

Mostafa Kiani Shahvandi et Benedikt Soja, chercheurs à l'ETH Zurich et à la TU Munich, ont publié le 12 mars 2026 dans JGR: Solid Earth une reconstruction de la durée du jour sur plusieurs millions d'années. Leur conclusion principale est nette : le ralentissement climatique de la rotation terrestre atteint aujourd'hui 1,33 milliseconde par siècle sur la période 2000-2020. Ce chiffre n'a rien d'anodin ; il faut remonter au Pliocène tardif, il y a 3,6 millions d'années, pour trouver un taux comparable.

Pour mettre en perspective, il faut nuancer ce que signifie "1,33 milliseconde par siècle". Ce n'est pas un nombre que l'on ressent en posant le pied par terre un matin de mars. C'est une déviation infime à l'échelle humaine, mais colossale à l'échelle des systèmes de mesure du temps et de la navigation de précision. J'y reviendrai.

Ce qui frappe dans cette étude, c'est la méthode. Les auteurs ont combiné des données géodésiques modernes (VLBI, GNSS, gravimétrie satellitaire) avec des modèles paléoclimatiques pour reconstruire l'évolution de la durée du jour depuis le Pliocène. Le résultat dessine une courbe où l'influence climatique sur la rotation terrestre était restée marginale pendant des millions d'années, avant de s'accélérer brutalement au cours des dernières décennies.

Le mécanisme physique est élégant dans sa simplicité. Il repose sur la conservation du moment angulaire, un principe que tout étudiant de première année de physique connaît sous l'analogie du patineur artistique : quand un patineur ramène ses bras contre son corps, il tourne plus vite ; quand il les écarte, il ralentit.

La Terre fonctionne de la même manière. La fonte des calottes glaciaires du Groenland et de l'Antarctique déplace des masses d'eau considérables depuis les pôles vers les océans, c'est-à-dire vers l'équateur. Ce déplacement augmente le moment d'inertie de la planète. Par conservation du moment angulaire, la vitesse de rotation diminue. La journée s'allonge.

Ce n'est pas un phénomène nouveau dans son principe. Les marées lunaires ralentissent la rotation terrestre depuis des milliards d'années. Mais ce qui change, c'est la vitesse à laquelle la composante climatique de ce ralentissement progresse. L'étude de Kiani Shahvandi et Soja montre que la contribution humaine au ralentissement est en train de prendre une place inédite dans le bilan global.

Les records de la banquise arctique en 2026 illustrent cette accélération de la fonte : deux années consécutives de pic hivernal au plus bas, une tendance de fond qui alimente directement la redistribution de masse dont il est question ici.

Si l'étude de JGR: Solid Earth pose le diagnostic présent, une publication antérieure dans PNAS, signée par les mêmes auteurs principaux (Kiani Shahvandi, Adhikari, Dumberry, Mishra et Soja, juillet 2024), avait déjà esquissé les trajectoires futures. Selon leurs projections, dans un scénario de hautes émissions, le ralentissement climatique pourrait atteindre 2,62 millisecondes par siècle d'ici la fin du XXIe siècle. À ce stade, la composante climatique dépasserait l'effet de freinage lunaire, ce phénomène cosmique qui ralentit la Terre depuis la nuit des temps.

Il faut s'arrêter sur ce point. Le fait qu'un processus anthropique puisse surpasser un mécanisme gravitationnel vieux de 4,5 milliards d'années a de quoi donner le vertige. Malgré tout, je reste prudent sur les intervalles de confiance de ces projections. Les modèles climatiques utilisés pour estimer la fonte des glaces à l'horizon 2100 comportent des incertitudes significatives, notamment sur la dynamique de l'Antarctique. La valeur de 2,62 ms/siècle est un scénario, pas une certitude. Mais l'ordre de grandeur est là.

Les travaux de Copernicus sur les onze années les plus chaudes jamais enregistrées confirment par ailleurs que la trajectoire climatique actuelle se situe dans la partie haute des scénarios d'émission.

L'une des conséquences les plus concrètes de ce ralentissement est son impact sur les secondes intercalaires. En mars 2024, Duncan Agnew, géophysicien à Scripps (UC San Diego), a publié dans Nature une étude montrant que le ralentissement induit par la fonte des glaces avait repoussé de trois ans la nécessité d'ajouter une seconde intercalaire, la reportant de 2026 à 2029.

Ce résultat est paradoxal en apparence. On pourrait croire qu'un ralentissement de la rotation rendrait les secondes intercalaires plus fréquentes. Mais la situation est plus subtile. La rotation terrestre est soumise à plusieurs forces contradictoires : le freinage lunaire, les mouvements du noyau terrestre, les échanges de moment angulaire entre la Terre solide et l'atmosphère, et désormais la redistribution de masse due à la fonte. L'effet net dépend de l'équilibre entre ces forces, et il se trouve que la composante climatique a modifié cet équilibre d'une manière qui a retardé le prochain ajustement.

Le débat est d'ailleurs en passe de devenir obsolète. En 2022, le Bureau international des poids et mesures (BIPM) a voté la suppression des secondes intercalaires d'ici 2035. Paradoxalement, c'est en partie la complexité croissante de ces ajustements, dont le rythme est perturbé par le changement climatique, qui a accéléré cette décision.

Pourquoi une milliseconde par siècle devrait-elle préoccuper quelqu'un d'autre qu'un métrologiste ? Parce que les systèmes de navigation modernes fonctionnent sur des horloges atomiques dont la précision se mesure en nanosecondes. Le GPS, Galileo, les systèmes de guidage aéronautique et maritime : tous dépendent d'une synchronisation temporelle exacte entre le temps atomique et la rotation réelle de la Terre.

Un écart d'un centimètre dans le positionnement terrestre peut se traduire par des centaines de mètres d'erreur en navigation interplanétaire. Les missions spatiales, les télécommunications, les transactions financières haute fréquence : tous ces systèmes sont calibrés sur une Terre dont la vitesse de rotation est supposée suivre des modèles prédictibles. Or, la composante climatique introduit une variable supplémentaire, plus difficile à modéliser que le freinage lunaire parce qu'elle dépend de scénarios d'émission futurs.

À plus long terme, cette question rejoint celle de la montée des eaux sur les littoraux français : la fonte des glaces ne se contente pas de faire monter le niveau des océans, elle modifie la mécanique de rotation de la planète entière. Les deux phénomènes sont les faces d'un même processus physique.

Ce que je trouve frappant dans les travaux de l'équipe de Kiani Shahvandi, c'est la capacité à isoler le signal climatique dans un bruit géophysique considérable. La durée du jour varie sous l'effet d'au moins une demi-douzaine de processus : marées lunaires et solaires, couplage noyau-manteau, rebond post-glaciaire, vents atmosphériques, courants océaniques, et désormais fonte des glaces anthropique. Démêler ces contributions est un exercice de géodésie computationnelle de haut vol.

La publication de Nature Geoscience (Kiani Shahvandi et al., juillet 2024) avait justement cartographié ces différentes contributions, montrant comment les processus climatiques prenaient une place de plus en plus dominante dans le bilan total. L'étude de 2026 dans JGR: Solid Earth prolonge cette analyse en l'ancrant dans une perspective de 3,6 millions d'années.

Le courant circumpolaire antarctique, ce thermostat océanique dont le comportement évolue sous l'effet du réchauffement, participe lui aussi à ces redistributions de masse à grande échelle. Tout est lié : océans, glaces, rotation, temps.

Je ne suis pas certain que le grand public saisisse pleinement ce que signifie cette étude. Ce n'est pas un sujet spectaculaire au sens médiatique du terme. Il n'y a pas de ville inondée, pas de forêt en flammes, pas de réfugié climatique à montrer en une. C'est plus subtil et, à bien des égards, plus profond.

Le changement climatique ne se contente pas de modifier la température de l'air, le niveau des mers ou la fréquence des tempêtes. Il modifie la physique majeure de la planète : sa vitesse de rotation, la durée de ses jours, la manière dont nous mesurons le temps lui-même. C'est un rappel que les systèmes terrestres sont interconnectés d'une manière que les modèles sectoriels (atmosphère seule, océan seul, cryosphère seule) ne captent pas toujours.

Malgré tout, il faut garder le sens des proportions. 1,33 milliseconde par siècle, ce n'est pas la fin du monde. Ce n'est même pas la fin d'une journée. Mais c'est un indicateur géophysique qui confirme, par une voie indépendante des thermomètres et des satellites météorologiques, que l'empreinte humaine sur le système terrestre est désormais mesurable dans la mécanique céleste.

La question ouverte, celle à laquelle ni Kiani Shahvandi ni Agnew ne répondent, est la suivante : à quel moment un indicateur géophysique cesse-t-il d'être un sujet de recherche pointu pour devenir un problème opérationnel ; et sommes-nous préparés à ce basculement ?

• Kiani Shahvandi, M. & Soja, B. (2026). Climate-Induced Length of Day Variations Since the Late Pliocene. JGR: Solid Earth. DOI : 10.1029/2025JB032161
• Kiani Shahvandi, M., Adhikari, S., Dumberry, M., Mishra, S. & Soja, B. (2024). The increasingly dominant role of climate change on length of day variations. PNAS, 121(30). DOI : 10.1073/pnas.2406930121
• Kiani Shahvandi, M. et al. (2024). Contributions of core, mantle and climatological processes to Earth's length of day variations. Nature Geoscience. DOI : 10.1038/s41561-024-01478-2
• Agnew, D. (2024). A global timekeeping problem postponed by global warming. Nature. DOI : s41586-024-07170-0