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.

Qu'est-ce que 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 calottes glaciaires (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, comme le Vatnajökull en Islande et les calottes glaciaires sur les îles de l'Arctique canadien.

Glaciers

Les glaciers sont des rivières de glace dynamiques qui coulent sous la force de la gravité en descente 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 – la Greenland et l'Antarctique – contiennent la grande majorité des glaces de la Terre. Les calottes glaciaires et les glaciers sont parfois appelés - petites masses de glace en contraste, mais tous agissent comme régulateurs climatiques clés.

Les fonctions vitales des calottes et des glaciers

Les calottes glaciaires et les glaciers fournissent des services essentiels au système terrestre, dont l'importance dépasse largement les limites de leur zone d'implantation et comprend la régulation climatique, l'approvisionnement en eau douce, la maîtrise du niveau de la mer et le soutien à la biodiversité.

Règlement sur le climat

La neige fraîche et la glace ont un haut albédo[, 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 petits bassins d'eau de fonte avec des communautés microbiennes, des algues glacées et des bactéries extrémophiles adaptées aux conditions froides et pauvres en nutriments.Les grands animaux comme la morue arctique, les phoques et les ours polaires dépendent des habitats associés à la glace pour se nourrir, se reproduire et migrer.

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, qui montrent clairement que la masse, l'étendue et la dynamique des flux se déplacent 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 photographies aériennes et d'images satellitaires.
  • 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 : Des images radar et optiques révèlent la vitesse de déplacement des glaciers, qui peuvent accélérer avec une augmentation de l'eau de fonte lubrifiant le lit du glacier.
  • Détection à distance: Les données satellitaires multispectrales suivent 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 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 étangs 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.
  • Retraite: 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 glacières et les calottes de glace 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 des mers et augmentant le risque d'inondation dans les zones côtières de faible altitude. Le GIEC AR6 prévoit que, dans le cadre d'un scénario de fortes émissions (SSP5-8.5), le niveau moyen mondial des mers pourrait augmenter de 0,6 à 1,0 mètre d'ici 2100, avec la fonte des glaciers et des calottes glaciaires comme les principaux contributeurs.

Boucles de rétroaction climatique

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

Perturbation des courants océaniques

L'eau douce provenant de la 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 dans 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, les eaux de ruissellement diminuent, ce qui menace la sécurité de l'eau. Les régions qui dépendent fortement des eaux de fonte glaciaires, y compris les Andes, les Hindous 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 est passée 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 elle repose en grande partie 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

La région de Kush-Himalaya hindoue contient le plus grand volume de glace en dehors des régions polaires.Ces glaciers alimentent des rivières importantes qui accueillent plus de 1,5 milliard de personnes.Selon l'évaluation de l'Hindu Kush Himalaya 2019, les glaciers de la région ont reculé de 10 à 20 % depuis les années 1970 et, sous les tendances actuelles au réchauffement, jusqu'à deux tiers pourraient disparaître d'ici 2100.

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, avec une perte de masse annuelle qui double 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 en grande partie 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.

Poursuite de la fusion 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 masse des 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 irreversibilité

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, le déclin de la glace de mer arctique a été lié à un jet plus faible et plus long, contribuant 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, qui peuvent perturber l'agriculture, les ressources en eau et l'infrastructure.

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 : Protéger et restaurer les 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 de grande portée pour les écosystèmes et les sociétés humaines.