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Antarctique: l’épaisseur des glaces

Note préliminaire

Les glaces sont à la fois des acteurs et des témoins du climat : acteurs, à travers notamment leur albédo (fraction du flux total de particules incidentes renvoyé par réflexion diffuse à la surface de séparation de deux milieux) ; et témoins car elles sont sensibles à toutes les fluctuations climatiques.

Des glaces de mers aux grandes calottes polaires, les temps de réaction face aux changements climatiques sont très variés : de la saison à la centaine de milliers d’années ! Par ailleurs, les glaciers continentaux et les calottes polaires du Groenland ou de l’Antarctique sont régis par l’équilibre entre les chutes de neige, la fonte, et l’écoulement de la glace, éléments qui tous, dépendent du climat qui peuvent donc avoir un effet double en augmentant simultanément l’intensité des chutes de neige et de la fonte.

Frédérique Rémy fait le point sur l’évolution de ces glaces : recul des glaces de mer, de l’Arctique, de la majorité des petits glaciers continentaux, au contraire de l’Antarctique, qui semble relativement stable ! (cf. 2ème article de cette page: Les glaciers de l’Antarctique plus minces)

Quelques idées reçues…

1. Il faut distinguer glaces de mers et glaces continentales !
Les premières flottent sur l’eau. En cas de fonte, elles ne jouent pas sur l’élévation du niveau de la mer (comme un glaçon dans un verre d’eau)
En revanche, les glaces continentales jouent un rôle important ! (glaciers, calottes polaires, arctique, antarctique).

2. L’élévation général des températures active certes la fonte des glaces, mais dans son cycle, elle intègre aussi l’évaporation et la transformation des gouttes en flocons de neige, lorsque l’athmosphère refroifit…

3. Le réchauffement climatique déclenche un double « circuit » :
– Il provoque la fonte des glaces, de manière générale
– Dans un second temps, la surface glacée, blanche, renvoyant les rayons du soleil, (l’albedo) se réduisant, accélère le processus de fonte.
La fonte des glaces de mers participe en effet à 1/3 du réchauffement climatique global!

4. Les glaciers de montagnes ne fondent pas à la même vitesse que les glaciers polaires

Epaisseur réduite de 20% dans l’Antarctique?

Source: ATS – 27 mars 2015

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Dans l’ouest de l’Antarctique, les plates-formes glaciaires ont diminué durant toute la période d’observation avec une nette accélération durant la dernière décennie. Crédit: KEYSTONE

Au cours des deux dernières décennies, l’épaisseur de la barrière de glace autour de l’Antarctique s’est réduite de 20%. Si elle devient trop mince, la plupart des glaciers du continent qu’elle retient pourraient glisser dans l’océan à l’avenir.

L’épaisseur des glaces flottant autour de l’Antarctique, qui agissent comme un rempart contre l’effondrement des glaciers permanents recouvrant ce continent, s’est réduite jusqu’à près de 20% à certains endroits ces deux dernières décennies. Le phénomène s’accélère, selon une recherche.

La recherche, publiée jeudi et faite à partir des données provenant des mesures de satellites de l’agence spatiale européenne effectuées de 1994 à 2012, apporte un nouvel éclairage sur la manière dont les glaces de l’Antarctique répondent au changement climatique, estiment les auteurs. Leurs travaux paraissent dans la version en ligne de la revue américaine « Science ».

Ces barrières de glace permanentes font en moyenne de 400 à 500 mètres d’épaisseur et peuvent s’étendre sur des centaines de kilomètres au large des côtes de l’Antarctique.

Si elles deviennent trop minces, la plupart des glaciers du continent qu’elles retiennent pourraient glisser dans l’océan dans l’avenir. Un tel phénomène entraînerait une nette montée du niveau des océans en accélérant leur fonte.

« Changement vraiment important »

Le volume total de la masse de glace flottante sur l’ensemble de l’Antarctique a très peu changé entre 1994 et 2003. Mais à partir de cette date, leur réduction s’est accélérée rapidement, montre l’étude.

Dans l’ouest de l’Antarctique, les plates-formes glaciaires ont diminué durant toute la période d’observation avec une nette accélération durant la dernière décennie.

Les gains de glaces mesurés de 1994 à 2003 dans l’est de l’Antarctique se sont arrêtés après 2003 et à certains endroits l’épaisseur s’est réduite jusqu’à 18% par rapport à 1994.

« Une telle perte sur une période de 18 ans représente un changement vraiment important », souligne Fernando Paolo, un glaciologue de l’institut Scripps à San Diego en Californie, un des coauteurs de cette recherche.

« Non seulement nous avons mesuré une réduction du volume total des plates-formes de glace, mais également une accélération de ce phénomène au cours de la dernière décennie », ajoute-t-il. Si le rythme, auquel ces barrières de glace se réduisent, persiste, elles pourraient perdre la moitié de leur volume au cours des 200 prochaines années, ont calculé ces glaciologues.

Les glaciers côtiers de l’Antarctique plus minces

Source: Sylvestre Huet – Blog Sciences – Libération – 7 juin 2012                                                                                                                                                                     Cet article fait référence aux travaux de Thomas Flament et de Frédérique Rémy (CNRS)

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Les glaciers côtiers de l’Antarctique sont de plus en plus minces… et cette évolution s’accélère dans certaines régions, comme celle de la mer d’Amundsen.

Cette observation qui vient confirmer que l’Antarctique est probablement en train de réagir au changement climatique en cours d’une manière qui n’était pas anticipée il y a une quinzaine d’années est l’un des legs scientifiques du satellite de l’Agence spatiale européenne Envisat, récemment perdu après dix ans de bons et loyaux services.

Le graphique ci-contre provient de l’étude de ses observations altimétriques des glaciers du continent blanc entre 2002 et 2010 par un doctorant du LEGOS à Toulouse, Thomas Flament et Frédérique Rémy, directeur de recherche au Cnrs, qui dirige l’équipe Cryosphère du Legos.

Voici sa présentation sur le site Aviso: «Variations de hauteur mesurées par l’altimètre d’Envisat entre sept. 2002 et oct. 2010. La plupart des variations d’altitude se situe entre -15 et +15 cm/an et elles sont souvent imputables aux variations inter-annuelles des conditions météorologiques (accumulation de neige, tassement du manteau neigeux…). Plus près des côtes en revanche, on observe des glaciers qui perdent jusqu’à plusieurs mètres d’épaisseur par an, surtout en Antarctique de l’Ouest. (Crédits LEGOS). Sur le graphique, un carré noir indique la région du glacier de Pine Island qui a fait l’objet d’une étude particulière. Elle est illustrée ci-contre par une animation qui montre les variations de hauteur entre 2003 et 2010.

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Anim glacier

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Envient pine island

AJOUT le 8 juin: deux jours avant de tomber définitivement en panne, Envisat a pris une image radar du glacier de Pine Island, le plus important de cette région de l’Antarctique, celui quis’écoule le plus rapidement dans la baie de Pine Island, dans la mer Envisat fine island d’Amundsen. Cette image prise le 6 avril 2012 révèle que la partie terminale du glacier vient de rompre et de se couper du reste comme le montre le trait sombre qui sépare cette partie du glacier. Elle pourrait donc, lorsque la banquise hivernale sera partie, dériver plus au nord puis fondre. Fin de l’ajout.

Thomas Flament explique la nouveauté de ce travail: «nous avons pu utiliser des observations plus précises que les études antérieures, grace à l’altimètre radar d’Envisat, en bande Ku, qui couvre jusqu’à 81,5°de latitude nord et sud, qui fonctionne jour et nuit et se joue des nuages. L’instrument envoie une impulsion et mesure le temps aller et retour du signal. Pour avoir des séries de hauteurs, il faut comparer des endroits identiques, or, avec la dérive de l’orbite, Envisat voit sa trace dériver de quelques km entre deux tours de Terre. De ce fait, pour ce genre d’études, d’habitude on retient seulement les points de croisement des traces, ce qui assure d’avoir mesuré le même point au sol. Pour la première fois, nous avons fait des corrections de topographie qui permettent d’utiliser tous les points mesurés le long de la trace afin de pouvoir mesurer même dans des régions en pente. Jusqu’alors cette technique n’avait pas été utilisée. Elle permet de multiplier par 20 le nombre de points de mesure au sol par rapport aux seuls points de croisement, ce qui débouche sur une cartographie beaucoup plus précise des variations d’altitude.»

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Niveau marin

Ainsi, l’étude de Flament et Rémy conforte et précise celle publiée récemment sur les plate-formes de glace (lire cette note glaces et niveau marin, le débat se poursuit).

Il faut noter que cette réaction des calottes polaires pourrait modifier sérieusement les projections sur le niveau marin futur s’il elle se confirme et s’amplifie (à gauche, évolution du niveau marin surveillé par les satellites Cnes/Nasa depuis 1992).

Il suffit de lire ce petit texte du site Aviso, écrit probablement il y a quelques années seulement, pour vérifier que cette perspective s’oppose à ce que les glaciologues pensaient il y a moins de dix ans. On y lit:«Quinze années de données des satellites ERS-1, ERS-2 et Envisat ont aussi permis de mesurer le bilan de masse des calottes. Les résultats montrent que la calotte polaire du Groenland s’amincit aux basses latitudes et s’épaissit en son centre. Une augmentation simultanée du taux d’accumulation aux hautes latitudes et une fonte aux basses latitudes sont fortement corrélées à un comportement théorique de la neige soumise à des modifications climatiques. En moyenne toutefois, la calotte polaire du Groenland semble s’épaissir légèrement à un taux qui correspond à une diminution du niveau de la mer de 0.03 mm/an.

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Jours fonte Groenland

 Au contraire, l’Antarctique semble stable, bien que des diminutions ou des épaississements locaux soient observés : un large secteur à l’ouest semble diminuer d’épaisseur alors que plusieurs endroits à l’est semblent s’épaissir.»

Cette vision de calottes polaires en croissance ou stables est encore présente dans le dernier rapport du GIEC, paru en 2007 et fondé sur les connaissances d’avant 2005. Elle n’est plus de mise aujourd’hui et les spécialistes en sont plutôt à calculer des pertes de masse et des contributions à l’élévation du niveau marin. A droite l’évolution du nombre de jours de fonte au Groenland entre 1979 et 2006, cliquer sur l’image pour lancer l’animation.

Thomas Flament ajoute toutefois que la durée d’observation n’est que de quelques années – 2002-2010 – ce qui rend délicat la mise en évidence d’une tendance de long terme relativement aux variations interannuelles ou à des évolutions de quelques années sans lien direct avec le changement climatique en cours. Les satellites permettront-ils d’observer avec autant de précision cette région dans le futur afin d’établir si une telle tendance existe et si elle peut se quantifier ?

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Saral

Actuellement le satellite Cryosat fonctionne  mais il n’a pas exactement la même orbite qu’Envisat, donc on ne pourra pas comparer directement leurs traces. L’avantage de Cryosat est qu’il « monte » à 88°de latitude et observe donc mieux les zones les plus proches des pôles, invisibles pour Envisat.

A l’automne 2002, il est prévu de lancer le satellite Saral (Franco/Indien) co-financé par le Cnes, avec l’altimètre Altika qui aura la même orbite qu’Envisat (dessin ci-dessus). Mais le programme pourrait prendre du retard. De son côté l’Agence spatiale européenne doit mettre sur orbite le satellite Sentinel-3… mais les discussions se tendent en Europe sur le financement du programme de satellites d’observation de la Terre et de leur utilisation (le programme GMES qui doit être financé par l’Union Européenne).

De manière plus générale, les scientifiques s’inquiètent de voir que les programmes d’observations de la Terre par satellites n’assurent pas une continuité de toutes les mesures, en raison des difficultés budgétaires des agences spatiales en Europe et aux

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Altimétrie

Etats-Unis (Esa et Nasa) et de choix faits en faveurs des vols habités. Le satellite Jason-3, qui doit assurer la suite des Topex-Poséidon, Jason-1 et Jason-2 (dessin ci-contre illustrant leur mode de fonctionnement) pour mesurer les variations de hauteur des océans n’a toujours pas de lanceur désigné.

Ainsi, un rapport récent de la Nasa  montre que sans décisions rapides l’Agence spatiale américaine pourrait se retrouver en 2020 avec seulement le quart de la flotte actuelle de satellites d’observation de la Terre. Il pourrait y avoir des « trous » dans la couverture des satellites météo en orbite polaire.

En outre, les échecs au lancement par des engins peu chers mais de fiabilité moyenne (comme le Taurus) ont provoqué la destruction lors du tir du satellite chargé de surveiller le gaz carbonique dans l’atmosphère (OCO) et de Glory qui devait observer les aérosols et l’énergie solaire arrivant sur Terre pour des buts de recherche climatique.

 


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