Les calottes glaciaires et les glaciers sont parmi les indicateurs les plus puissants du changement climatique, en stockant environ 70 % des eaux douces du monde et en influençant directement le niveau de la mer, les conditions météorologiques et les écosystèmes. Leur transformation rapide au cours du siècle dernier est devenue l'un des signes les plus clairs que la planète est en train de se réchauffer.

Que sont les calottes et les glaciers?

Les calottes glaciaires et les glaciers sont des masses de glace massives et persistantes formées par l'accumulation et le compactage de neige au cours de siècles ou de millénaires. Ils se trouvent dans des régions de haute latitude et de haute altitude, où les chutes de neige dépassent la fonte.

Caps de glace

Contrairement aux couches de glace (qui dépassent cette superficie et couvrent de grandes masses de terres comme le Groenland et l'Antarctique), les calottes glaciaires s'écoulent vers l'extérieur d'un dôme central.Par exemple, le Vatnajökull en Islande et les calottes glaciaires des îles de l'Arctique canadien.

Glaciers

Les glaciers sont des rivières de glace dynamiques qui coulent sous la force de la descente gravitationnelle le long des vallées. Ils ont une taille allant de petits glaciers cirquaux perchés dans des bols de montagne à de vastes glaciers de vallée s'étendant sur des dizaines de kilomètres. Chaque glacier a une zone d'accumulation [ (où la chute de neige ajoute à la masse du glacier) et une zone d'ablation (où la glace est perdue par fusion, sublimation ou mise bas).

Feuilles de glace

Bien que ce ne soit pas le principal objectif ici, les calottes glaciaires sont des masses continentales couvrant plus de 50 000 kilomètres carrés. Les deux principales calottes glaciaires, Greenland et Antarctique, contiennent la grande majorité des glaces de la Terre. Les calottes glaciaires et les glaciers sont parfois appelés -de petites masses de glace, mais tous agissent comme régulateurs climatiques clés.

Les fonctions vitales des calottes et des glaciers

Les calottes glaciaires et les glaciers offrent des services essentiels au système terrestre, dont l'importance dépasse largement les limites de leur zone éloignée et comprend la régulation du climat, l'approvisionnement en eau douce, la maîtrise du niveau de la mer et l'appui à la biodiversité.

Règlement relatif au climat

La neige fraîche et la glace ont un haut albedo[, ce qui signifie qu'elles reflètent jusqu'à 80 à 90 % du rayonnement solaire entrant dans l'espace. Cette réflexion aide à maintenir l'équilibre énergétique de la Terre et à maintenir les régions polaires et montagneuses au frais. Lorsque la glace fond, des surfaces plus sombres comme la roche, le sol ou l'eau de mer sont exposés, absorbant plus de chaleur et amplifiant le réchauffement, une boucle de rétroaction positive classique.

Approvisionnement en eau douce

Les glaciers servent de réservoirs naturels, stockant l'eau comme glace pendant les périodes froides et la libérant lentement pendant les mois chauds. Ce rejet constant soutient les rivières et les bassins versants, soutenant plus d'un milliard de personnes dans le monde qui dépendent de l'eau de fonte glaciaire pour la boisson, l'irrigation et l'hydroélectricité.

Contrôle du niveau de la mer

Bien que les calottes glaciaires et les glaciers aient le plus grand potentiel pour l'augmentation future du niveau de la mer, les glaciers et les calottes glaciaires plus petits ont déjà contribué à environ 30 % de l'élévation observée du niveau de la mer au XXe siècle (Gregory et al., 2013). La fonte de ces masses de glace augmente le volume des océans, ce qui pose des risques pour les communautés côtières et les écosystèmes du monde entier.

Habitat et biodiversité

Les milieux glaciaires sont des écosystèmes uniques qui soutiennent des formes de vie spécialisées, notamment des trous de cryoconite, de petites piscines d'eau de fonte avec des communautés microbiennes, des algues de glace et des bactéries extrémophiles adaptées aux conditions froides et pauvres en nutriments.

Pourquoi les calottes de glace et les glaciers sont-ils des éléments de changement climatique?

Les calottes glaciaires et les glaciers réagissent rapidement et visiblement aux changements de température et de précipitations, ce qui en fait d'excellents indicateurs de changement climatique. Leur masse, leur étendue et leur dynamique de flux fournissent des preuves tangibles de changements dans le système climatique terrestre.

Méthodes de surveillance

  • Équilibre de masse:[ La différence entre l'accumulation et l'ablation, mesurée à l'aide de pieux insérés dans la glace, les fosses à neige et l'altimétrie satellite pour évaluer les changements dans l'épaisseur de la glace.
  • Position du terminus:[ Suivi de l'avancement ou du recul des fronts de glacier au fil du temps à l'aide de la photographie aérienne et de l'imagerie satellitaire.
  • Gravimétrie: Les satellites GRACE et GRACE-FO détectent les changements dans le champ gravitationnel de la Terre causés par la perte de masse des glaciers et des calottes glaciaires, ce qui permet de mesurer avec précision les changements de masse de la glace.
  • Vacilité du flux de glace: L'imagerie radar et optique révèle la vitesse de déplacement des glaciers, qui peut accélérer avec une augmentation de l'eau de fonte lubrifiant le lit du glacier.
  • Détection à distance: Les données satellitaires multispectrales permettent de suivre la température de surface, l'albédo et les caractéristiques des eaux de fonte comme les lacs et les cours d'eau supraglaciaires.

Ces techniques ont mis en évidence une tendance mondiale claire : la grande majorité des calottes glaciaires et des glaciers perdent de leur masse à un rythme accéléré.Selon le sixième rapport d'évaluation de de l'IPCC, les glaciers du monde entier ont perdu plus de 600 milliards de tonnes de glace par année au cours des dernières décennies, contribuant de façon significative à l'élévation du niveau de la mer mondiale.

Changements observés : fusion, retraite et calving

  • Melting: La fonte de surface a augmenté sur les calottes glaciaires du Groenland et de l'Antarctique. Au Groenland, les bassins d'eau de fonte (lacs supraglaciaires) se forment maintenant à des altitudes toujours plus élevées, ce qui modifie la dynamique des glaces et augmente le ruissellement.
  • Retreat: Presque tous les glaciers enregistrés dans le monde ont reculé au cours des 50 dernières années. Le [World Glacier Monitoring Service rapporte que les glaciers de référence ont perdu une moyenne de plus de 20 mètres d'équivalent eau depuis 1950, avec un certain rétrécissement de plus de 50% de leur volume.
  • Calpage: Les icebergs se détachent des glaciers et des plateaux de glace. Au Groenland, les glaciers comme Jakobshavn Isbræ ont doublé leur vitesse de mise bas depuis les années 1990, accélérant la perte de glace et l'élévation du niveau de la mer.
  • Définition: Les glaciers et les calottes glaciaires s'éclaircissent, ce qui diminue le volume non seulement à leurs bords, mais à travers tout leur corps.

Conséquences de la fonte des glaces et des glaciers

Le déclin des masses de glace n'est pas un phénomène isolé, mais a des conséquences directes et mesurables pour les écosystèmes et les sociétés humaines du monde entier.

Augmentation du niveau de la mer

La fonte des glaces ajoute de l'eau douce aux océans, augmentant le niveau de la mer et augmentant le risque d'inondation dans les zones côtières de faible altitude. Le GIEC AR6 prévoit que, dans un scénario de fortes émissions (SSP5-8.5), le niveau moyen mondial de la mer pourrait augmenter de 0,6 à 1,0 mètre d'ici 2100, les glaciers et les calottes glaciaires étant les principaux contributeurs.

Boucles de rétroaction sur le climat

La perte de glace réfléchissante crée un puissant mécanisme de rétroaction : moins de glace conduit à une plus grande absorption d'énergie solaire, provoquant des températures plus élevées et une perte de glace plus importante.Dans l'Arctique, ce processus, connu sous le nom L'amplification arctique, entraîne un réchauffement à deux ou trois fois la moyenne mondiale.

Perturbation des courants océaniques

L'eau douce de fonte des glaces pénètre dans l'océan Atlantique Nord, où elle peut affaiblir la circulation méridionale de l'Atlantique (CAM), qui joue un rôle vital dans la redistribution de la chaleur mondiale en transportant de l'eau chaude vers le nord et de l'eau froide vers le sud. Un ralentissement de la CAM pourrait entraîner un refroidissement dans certaines régions d'Europe, des changements dans les précipitations tropicales, des phénomènes météorologiques plus extrêmes et des perturbations des écosystèmes marins.

Épuisement de l'eau douce

Au début, les volumes d'eau de fonte augmentent, une phase appelée « pic d'eau » mais à mesure que les glaciers perdent de leur masse, que le ruissellement diminue, que la sécurité de l'eau est menacée. Les régions qui dépendent fortement des eaux de fonte glaciaires, y compris les Andes, les Hindou Kush-Himalaya et l'Asie centrale, sont confrontées à une réduction des débits de la saison sèche, qui a des répercussions sur l'agriculture, l'eau potable et la production d'hydroélectricité.

Perturbation des écosystèmes

Les espèces adaptées au froid comme le léopard des neiges, le renard arctique et de nombreuses espèces endémiques de poissons et d'insectes perdent leur habitat à mesure que les glaciers se retirent et que le dégel du pergélisol se forme. Les terres nouvellement exposées peuvent être colonisées par des espèces envahissantes, ce qui modifie la biodiversité locale et la fonction des écosystèmes.

Études de cas du monde entier

La banquise du Groenland

Entre 1992 et 2020, il a perdu environ 5 400 milliards de tonnes de glace, avec une perte de masse qui s'accélère de 41 milliards de tonnes par an dans les années 1990 à 286 milliards de tonnes par an dans les années 2010 (NASA Vital Signs. À l'été 2019, le Groenland a établi un nouveau record pour la fonte de surface, avec 532 milliards de tonnes perdues en une seule année. Les courants océaniques chauds sont des glaciers sous-découpés, tandis que les eaux de fonte de surface lubrifient le lit de glacier, accélérant le flux de glace vers l'océan.

La banquise ouest de l'Antarctique

La banquise de l'Antarctique (WAIS) est particulièrement vulnérable car une grande partie de cette banquise repose sur le substrat sous le niveau de la mer, ce qui la rend vulnérable à l'instabilité des nappes glaciaires marines. Le glacier Thwaites, surnommé le glacier Doomsday, pourrait à lui seul élever le niveau de la mer d'environ 60 cm s'il s'effondre.

Glaciers himalayens

Selon l'évaluation de l'Hindu Kush Himalaya 2019, les glaciers de la région ont reculé de 10 à 20 % depuis les années 70, et dans le contexte des tendances actuelles au réchauffement, jusqu'à deux tiers pourraient disparaître d'ici 2100. Les conséquences comprennent des risques accrus d'inondations glaciaires par les lacs, qui menacent les communautés en aval, et de graves pénuries d'eau pendant les saisons sèches, qui ont des répercussions sur l'agriculture et les moyens de subsistance.

Caps de glace arctique

Une étude publiée en 2019 dans Les lettres de recherche géophysique ont révélé que plus de 90 % de la superficie de la calotte glaciaire de l'archipel se rétrécit, la perte de masse annuelle doublant entre 2005 et 2015. Ces calottes glaciaires sont particulièrement sensibles parce qu'elles sont relativement minces et peu élevées, ce qui les rend plus vulnérables au réchauffement atmosphérique par rapport aux masses de glace plus importantes.

Projections et implications futures

Pour l'avenir, la trajectoire des calottes glaciaires et des glaciers dépend largement des politiques mondiales en matière d'émissions de gaz à effet de serre et de climat. Bien que certaines pertes de glace soient déjà inévitables en raison des émissions passées, l'ampleur et le taux de déclin peuvent encore être influencés par les mesures à venir.

La fusion continue dans tous les scénarios

Le rapport d'évaluation du GIEC indique que la perte de masse des glaciers devrait se poursuivre tout au long du XXIe siècle, même si le réchauffement est limité à 1,5 °C. Selon un scénario de faibles émissions (SSP1-2.6), la perte de glaciers mondiaux pourrait être limitée à environ 25 % du volume actuel d'ici 2100; sous des émissions élevées (SSP5-8.5), ce chiffre passe à 60 à 80 %.

Points de basculement et irréversibilité

Certains systèmes de glace peuvent avoir des points de basculement au-delà desquels la perte devient auto-suffisante et irréversible sur les échelles de temps humaines. L'instabilité de l'ouest de l'Antarctique à base de glace pourrait être déclenchée par un réchauffement supplémentaire modeste, conduisant à un recul irréversible. De même, le bilan massique de surface du Groenland devient négatif au-dessus d'un certain seuil d'altitude, accélérant la fonte.

Impact sur les modèles météorologiques

Par exemple, la diminution de la glace de mer arctique a été liée à un jet plus faible et plus long, ce qui contribue à des phénomènes météorologiques extrêmes persistants tels que les vagues de chaleur, les périodes de froid, les sécheresses et les inondations au milieu des latitudes, et peut perturber l'agriculture, les ressources en eau et les infrastructures.

Stratégies d ' atténuation et d ' adaptation

Pour faire face aux effets de la fonte des calottes glaciaires et des glaciers, il faut coordonner les efforts mondiaux d'atténuation et d'adaptation.La réduction des émissions de gaz à effet de serre demeure le moyen le plus efficace de ralentir la perte de glace et de limiter l'élévation du niveau de la mer.

  • Mitigation:[ Transition vers les énergies renouvelables, amélioration de l'efficacité énergétique et protection des puits de carbone pour réduire le réchauffement atmosphérique.
  • Gestion de l'eau:[ Développer des réservoirs, améliorer l'efficacité de l'irrigation et gérer la demande pour faire face à l'évolution des profils de ruissellement.
  • Protection du littoral:[Construire des murs de mer, restaurer les zones humides et mettre en oeuvre des retraites aménagées dans les zones vulnérables.
  • Préparation aux catastrophes:[ Systèmes d'alerte précoce pour les inondations de lacs glaciaires, les inondations et les tempêtes.
  • Conservation écologique :[ Protection et restauration des habitats pour soutenir les espèces touchées par l'évolution des conditions de glace.

La recherche scientifique et la surveillance doivent continuer à affiner les projections et à éclairer les décisions politiques. La sensibilisation du public et la coopération internationale sont essentielles pour relever les défis interdépendants posés par le calotte glaciaire et le déclin des glaciers.

Conclusion

Les calottes glaciaires et les glaciers sont des éléments essentiels du système climatique terrestre, qui influent sur le niveau de la mer, la disponibilité d'eau douce et la biodiversité. Leur déclin rapide est un indicateur clair et urgent du réchauffement climatique, avec des conséquences considérables pour les écosystèmes et les sociétés humaines.