La grande division : une introduction à la Terre et au monde des géants gelés

L'Antarctique détient environ 60 % de la planète et l'eau douce dans ses vastes calottes glaciaires, ce qui en fait le facteur dominant dans la compréhension de l'élévation du niveau de la mer mondiale. Le continent est divisé par les montagnes transantarctiques en deux systèmes cryosphériques fondamentalement distincts : la calotte glaciaire de l'Antarctique oriental (EAIS) et la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental (WAIS).

La banquise de l'Antarctique est une calotte glaciaire terrestre massive et de haute altitude reposant principalement sur le substrat rocheux au-dessus du niveau de la mer. Par contre, la banquise de l'Antarctique occidental est classée comme une calotte glaciaire marine, dont la base est bien au-dessous du niveau de la mer. Cette distinction géologique unique entraîne une profonde divergence de stabilité, une vulnérabilité aux océans qui se réchauffent et une contribution à l'élévation potentielle du niveau de la mer.

Portée géographique et volume de glace

L'intérieur du vaste : Antarctique oriental

L'EAIS est la plus grande masse de glace de la Terre. Il mesure en moyenne plus de 2,2 kilomètres d'épaisseur, avec des épaisseurs maximales supérieures à 4,8 kilomètres à Dome Argus (Dome A). Ce volume immense équivaut à 26,5 millions de kilomètres cubes de glace. L'EAIS est caractérisé par plusieurs dômes de haute altitude et#x2014;Dome A, Dome C (Station Concordia), et Dome F— qui sont parmi les endroits les plus froids et les plus secs de la Terre. L'altitude de la surface à Dome A dépasse 4 000 mètres au-dessus du niveau de la mer. L'intérieur vaste est relativement isolé des influences océaniques, conservant certains des plus anciens records climatiques continus de glace, avec des efforts de forage récents ciblant la glace aussi vieux que 1,5 million d'années. La taille et la froideur de l'EAIS lui donnent un caractère lent, stable sur de courtes échelles de temps, mais il n'est pas immunisé de changer.

Le bassin marin : Antarctique occidental

Le WAIS est beaucoup plus petit, couvrant environ 2,2 millions de kilomètres carrés avec un volume de glace d'environ 3,4 millions de kilomètres cubes. Il se trouve dans les baies de la mer de Ross et de la mer de Weddell, liées par les montagnes transantarctiques et la péninsule de l'Antarctique. Contrairement à son homologue oriental, le substrat sous la majeure partie du WAIS est déprimé par le poids de la glace qui déborde, plongeant aussi profondément que 2,5 kilomètres au-dessous du niveau de la mer. Cela crée un paysage subglacial unique de bassins et d'îles profonds.

Le rocher en bas : un conte de deux topographies

La stabilité d'une nappe glaciaire est fondamentalement contrôlée par la forme et l'élévation du sol sous-jacent. La différence de topographie subglaciale entre l'Antarctique oriental et occidental est très marquée et explique en grande partie leurs comportements contrastés.

Bien que la glace soit épaisse, le substrat rocheux sous une grande partie de l'intérieur est situé près ou au-dessus du niveau de la mer. Ce substrat rocheux à haute résistance agit comme un frein naturel, ce qui entraîne des frictions qui ralentissent le flux de glace et rend la tôle mécaniquement stable. Même si le climat se réchauffe de façon significative, une grande partie de l'EAIS’s'effondre facilement parce qu'elle est physiquement échouée au-dessus du niveau de la mer.Il y a des exceptions, comme le bassin subglaciaire Aurora et le bassin Wilkes, qui se trouvent sous le niveau de la mer.Ces régions représentent des avenues potentielles pour une perte de glace plus rapide et une instabilité des plaques de glace marine, mais elles contiennent une fraction relativement plus petite du volume total de l'EAIS par rapport à l'intérieur élevé.

En Antarctique occidental, la topographie est inversée. Le substratum est non seulement sous le niveau de la mer, mais aussi en profondeur à l'intérieur de l'océan. Cette pente rétrograde est un facteur de déstabilisation critique. Lorsque l'eau chaude de l'océan érode les tablettes de glace et provoque la ligne de mise à la terre (le point où la nappe glaciaire se lève du substratum et commence à flotter) pour se replier, elle se déplace vers l'arrière et vers le bas vers l'eau plus profonde.

La stabilité et les mécanismes de changement

Instabilité des plaques de glace marines dans l'Antarctique occidental

Le WAIS est actuellement la masse de glace la plus rapidement en évolution sur le continent. Sa stabilité est principalement menacée par l'intrusion d'eau de fond circumpolaire chaude (CDW) sur le plateau continental. Cette eau, qui est à plusieurs degrés au-dessus du point de congélation in situ de la glace, s'écoule dans des cavités sous-glace-sol et fond les plates-formes de glace d'en bas.

Le glacier Thwaites, souvent appelé le glacier “Doomsday” par les médias, est le principal exemple de cette instabilité. La collaboration internationale avec les glaciers Thwaites (ITGC) a démontré que le glacier est à la fois éclairci et accéléré. La ligne de mise à la terre des Thwaites a reculé d'environ 14 kilomètres depuis les années 1990. Le glacier est actuellement responsable d'environ 4 % de l'élévation du niveau de la mer mondiale. Les scientifiques ont identifié une crête géologique naturelle sous le glacier qui pourrait ralentir temporairement son retrait, mais une fois que la ligne de mise à la terre passerait cette crête, la retraite dans le bassin intérieur profond pourrait accélérer considérablement.

La perte de l'ensemble du système mondial d'information sur les glaces n'est pas une question de savoir si, mais de quand et à quelle vitesse, dans le contexte d'un réchauffement climatique durable. Bien qu'un effondrement complet soit peu probable au XXIe siècle, la modélisation récente laisse entendre que le taux de perte de glace pourrait pousser les contributions de l'Antarctique à l'élévation du niveau de la mer bien au-delà de 1 mètre par 2100 dans des scénarios à forte émission, le système mondial d'information sur les glaces fournissant la part du lion et du x2019.

La stabilité perçue de l'Antarctique oriental

Pendant des décennies, l'EAIS a été considéré comme le “stable” calotte glaciaire—un géant froid et inerte qui ne réagit pas en grande partie aux changements climatiques rapides.

Le glacier Totten, le plus grand glacier de l'Antarctique oriental, draine une région du bassin subglaciaire Aurora située au-dessous du niveau de la mer. Des observations par satellite ont révélé que le glacier Totten perd de sa masse et que la plate-forme glaciaire connaît une fonte basale importante entraînée par l'eau chaude de l'océan qui accède à la cavité. Ceci suggère que les mêmes mécanismes d'instabilité des nappes glaciaires marines qui menacent l'Antarctique occidental sont également en place dans certains secteurs de l'Antarctique oriental. Le bassin Wilkes, un autre bassin subglaciaire majeur de l'EAIS, est également vulnérable, contenant suffisamment de glace pour élever le niveau de la mer de 3 à 4 mètres.

Conducteurs atmosphériques et océaniques

En Antarctique occidental, le principal moteur est l'océan : le transport de CDW chauds sur le plateau est modulé par les vents, eux-mêmes influencés par le mode annulaire sud (SAM) et l'appauvrissement de l'ozone stratosphérique. En Antarctique oriental, la question dominante est de savoir comment la calotte glaciaire réagit aux changements du bilan massique de surface. Une atmosphère plus chaude peut contenir plus d'humidité, ce qui pourrait entraîner une chute de neige à l'intérieur. Cela pourrait compenser en partie les pertes dynamiques aux marges. Cependant, une atmosphère de réchauffement accroît également le risque de fonte de surface sur les plateaux de glace, en particulier sur la péninsule Antarctique et potentiellement sur les grands étagères de glace Ross et Ronne-Filchner. L'effondrement du plateau de glace Larsen B sur la péninsule en 2002 est un rappel frappant que le réchauffement atmosphérique peut rapidement désintégrer les plateaux de glace par hydrofracturation.

Contribution à l'élévation du niveau de la mer mondiale

L'observation du bilan massique de ces nappes glaciaires est une priorité pour la communauté des sciences du climat, qui dépend fortement des missions satellitaires telles que NASA’s GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) et ICESat-2, ainsi que de l'ESA’s CryoSat-2 et du programme Copernicus Sentinel.

  • ]West Antarctic Glace Sheet:Le WAIS est actuellement le principal contributeur à la hausse du niveau de la mer de l'Antarctique. Il perd environ 150 à 200 milliards de tonnes de glace par an. Cette perte n'est pas répartie uniformément mais est concentrée dans l'Embarquement de la mer d'Amundsen, où vivent les glaciers Thwaites et Pine Island.
  • Ice de l'Antarctique oriental: L'EAIS est actuellement proche d'une contribution neutre au niveau de la mer, bien que la marge d'incertitude soit grande. Certaines régions, en particulier dans les côtes de la Terre Wilkes et de la Terre Victoria, perdent de la masse, tandis que l'intérieur peut gagner en masse en raison de la hausse des chutes de neige.
  • Péninsule antarctique: Bien que souvent groupée avec le WAIS dans des discussions simplifiées, la péninsule antarctique s'est réchauffée de façon spectaculaire au cours du XXe siècle. Elle a contribué à une importante perte de glace par l'accélération des glaciers à la suite de l'effondrement de la plate-forme glaciaire, bien que son volume total soit faible par rapport aux principales calottes glaciaires.

Le sixième rapport d'évaluation (RA6) du GIEC et du rapport sur le rendement de l'industrie de l'énergie de l'Atlantique (GIEC) attribue une très grande confiance à l'affirmation selon laquelle le système WAIS continuera de perdre de la masse dans les prochaines décennies. La contribution totale du niveau de la mer de l'Antarctique d'ici 2100 devrait se situer entre 0,1 et 0,5 mètre dans un scénario à faible émission, et potentiellement dépasser 1 mètre dans un scénario à forte émission, principalement sous l'impulsion de la dynamique du WAIS.

Incidences sur la politique climatique et l'adaptation côtière

La compréhension de la nature bifurquée de la stabilité des calottes glaciaires de l'Antarctique est essentielle pour une adaptation efficace du climat. La fonte relativement lente et prévisible d'une calotte glaciaire terrestre (comme l'intérieur de l'EAIS) peut être modélisée de façon linéaire en réponse à l'augmentation de la température.

Cela signifie que les projections de l'élévation du niveau de la mer sont intrinsèquement incertaines.L'effondrement du système WAIS au cours de plusieurs siècles est une possibilité réaliste, même sous un réchauffement modéré.Pour les communautés côtières, cela nécessite un changement de paradigme dans la planification de la résilience et de l'adaptation, en passant des évaluations statiques du risque d'inondation à une planification dynamique, basée sur des scénarios, qui explique la possibilité d'une élévation brutale du niveau de la mer.

Les données sur le paléoclimate constituent un point de référence critique.Au cours de l'époque du Pliocène, il y a environ 3 à 5 millions d'années, les niveaux atmosphériques de CO2 étaient semblables à ceux d'aujourd'hui et de 2019 (environ 400 à 450 ppm) et les températures mondiales étaient de 2 à 4 degrés Celsius plus élevées.

Conclusion : Deux plaques de glace, un avenir partagé

Les nappes glaciaires de l'Antarctique Est et de l'Antarctique Ouest représentent deux extrémités d'un spectre de stabilité cryosphérique. L'EAIS est un réservoir de glace massif et de haute résistance qui est largement isolé des changements rapides provoqués par l'océan, bien que ses bassins subglaciaux profonds aient une vulnérabilité latente.

Les efforts de surveillance actuels d'institutions telles que le National Snow and Ice Data Center[ et les recherches menées par le British Antarctic Survey[ continuent d'affiner notre compréhension de ces systèmes. Le sort du WAIS, en particulier le Thwaites Glacier[, sera un moteur principal du niveau mondial de la mer au cours de nos vies et des siècles à suivre. Bien que l'EAIS puisse sembler stable aujourd'hui, sa contribution à long terme ne peut être ignorée, comme le souligne le rapport IPCC AR6 du Groupe de travail I. La limite géologique des montagnes transantarctiques sépare deux couches de glace très différentes, mais leur réponse à un monde de réchauffement est profondément interconnectée, ce qui souligne l'urgence de poursuivre l'observation, la recherche et l'action climatique pour atténuer les impacts les plus graves.