Que sont les feuilles de glace? Les géants de la cryosphère

Les glaciers sont des masses continentales immenses de glace glaciaire qui couvrent des milliers de kilomètres carrés, en enterrement le terrain sous-jacent. Ils sont définis par leur taille : toute masse de glace qui dépasse 50 000 kilomètres carrés est classée comme une nappe glaciaire. Aujourd'hui, seuls deux sont encore sur Terre : la banquise Greenland et la banquise Antarctique. Ensemble, ils détiennent environ 99 % de la glace d'eau douce de la planète et, si elle est complètement fondue, élèveraient le niveau de la mer mondiale d'environ 65 mètres.

Les plaques de glace ne sont pas statiques, ce sont des systèmes dynamiques qui répondent aux changements atmosphériques et océaniques. Leur comportement est étudié par une combinaison d'observations de terrain, de télédétection par satellite et de modélisation informatique. Comprendre les plaques de glace est essentiel parce qu'elles agissent à la fois comme banques de mémoire des climats passés et comme moteurs de la montée future du niveau de la mer. Les sections suivantes se plongent dans leur formation, les secrets anciens enfermés dans leur glace, leur rôle de sentinelles climatiques modernes et les changements spectaculaires observés au cours des dernières décennies.

Les noyaux de glace antiques : lecture du dossier climatique

Comment les carottes de glace sont extraites et conservées

Les carottes de glace sont des échantillons cylindriques forés à partir de plaques de glace, atteignant souvent des profondeurs de plusieurs kilomètres. Des projets de forage comme le Greenland Ice Core Project (GRIP)[, le NorthGroengroenland Ice Core Project (NGRIP)[[ et le European Project for Ice Coring in Antarctica (EPICA)[ ont récupéré des données climatiques continues couvrant des centaines de milliers d'années. Le processus de forage est pénible : des coupes creuses tournantes à travers la glace, et chaque segment est amené à la surface dans un tube protecteur. Les carottes sont conservées congelées pendant le transport et ensuite stockées dans des chambres froides à des températures inférieures à -20 °C pour prévenir la fonte ou la contamination.

Ce que les bulles nous disent : Histoire de l'atmosphère

Les chercheurs peuvent mesurer directement les niveaux passés de dioxyde de carbone (CO2), de méthane (CH4) et d'oxyde nitreux (N2O). Ces mesures ont révélé une corrélation extraordinaire : au cours des 800 000 dernières années, les concentrations de CO2 ont oscillé entre 180 parties par million (ppm) pendant l'âge de la glace et 280 ppm pendant les interglaces. Le niveau actuel, qui dépasse 420 ppm, est sans précédent dans ce dossier. Le Dôme d'EPICA C cœur de glace, publié en 2005, a prolongé le record de 800 000 ans, ce qui montre que le taux actuel d'augmentation du CO2 est au moins dix fois plus rapide que toute variation naturelle observée.

En plus des gaz à effet de serre, les carottes de glace contiennent des isotopes de l'eau (-18O et -D)[-FLT:1] qui servent de thermomètres. Le rapport entre les isotopes lourds et légers de la glace reflète la température à laquelle la neige a chuté à l'origine. Ces reconstructions de température s'alignent sur les enregistrements gazeux, confirmant que le CO2 et la température ont augmenté et chuté ensemble par les cycles glaciaire et interglaciaire.

Principales découvertes des carottes de glace

Le plus célèbre résultat de la glace est peut-être le Cycle de glace de Vostok de l'Antarctique oriental, qui a fourni dans les années 90 la première preuve évidente que le CO2 et la température étaient étroitement liés au cours des 420 000 dernières années. Le noyau EPICA a repoussé ce chiffre à 800 000 ans, et les nouveaux projets visent à atteindre 1,5 million d'années.

Une autre découverte étonnante est venue des carottes de glace de Greenland[, qui ont révélé des oscillations climatiques rapides connues sous le nom .Au cours de la dernière période glaciaire, le climat de l'Atlantique Nord a oscillé entre les états froids et chauds en quelques décennies seulement – un rappel que le système climatique peut changer brusquement.Les carottes de glace ont également capturé l'empreinte des grandes éruptions volcaniques, comme l'éruption de Tambora de 1815, qui a produit une couche de sulfate distincte qui aide à dater les carottes précisément.

Les plaques de glace comme indicateurs climatiques modernes

Mesurer le pouls de la glace

La technologie satellitaire moderne a révolutionné notre capacité de surveiller les calottes glaciaires. Trois méthodes principales sont utilisées : altimétrie satellite (mesure des changements dans l'élévation de la surface), gravimétrie (mesure des changements de masse par les missions GRACE et GRACE-FO), et méthode d'entrée-sortie[ (comparant accumulation de chutes de neige avec déversement de glace dans l'océan).

La mission GRACE satellite (2002-2017) et son suivi, GRACE-FO, ont fourni la mesure la plus directe des changements de masse de la nappe glaciaire. En détectant de minuscules variations dans le champ de gravité de la Terre, ces satellites peuvent estimer la quantité de glace perdue ou gagnée. Les données montrent que le Groenland a perdu en moyenne environ 280 gigatonnes par an au cours de la dernière décennie, tandis que l'Antarctique a perdu environ 150 gigatonnes par an.

Les boucles de rétroaction qui accélèrent le changement

Les plaques de glace ne sont pas des victimes passives du réchauffement; elles créent activement des rétroactions qui peuvent amplifier la fonte. La plus connue est la rétroaction albédo. La glace et la neige ont une haute albédo, ce qui signifie qu'elles reflètent la majeure partie de l'énergie solaire dans l'espace.

Un autre retour crucial concerne le réchauffement de l'océan. De nombreux glaciers de sortie au Groenland et en Antarctique se terminent dans l'océan, où les courants d'eau chaude peuvent fondre la glace d'en bas. Ce processus, connu sous le nom de fonte de base, allège les plates-formes de glace flottantes qui soutiennent la nappe glaciaire échouée. Lorsqu'une plate-forme de glace s'éclaircit ou s'effondre, les glaciers derrière elle accélèrent, déchargent plus de glace dans l'océan.

Contribution à l'élévation du niveau de la mer

Selon le sixième rapport d'évaluation de l'IPCC (AR6), les glaciers ont contribué à hauteur d'environ 20 millimètres au niveau de la mer depuis 1992, et le taux a augmenté. Selon des scénarios à forte émission, la contribution combinée du Groenland et de l'Antarctique pourrait dépasser 1 mètre par 2100, avec la plus grande incertitude découlant du comportement de la banquise de l'Antarctique. Certaines études suggèrent même que certaines parties de la banquise de l'Antarctique occidental ont déjà dépassé un point de basculement, engageant le monde à des mètres de niveau de la mer au cours des siècles.

Changements récents et impact futur

Groenland: un géant rapide

En juillet 2012, les données satellitaires ont montré que la fonte de surface couvrait presque toute la calotte glaciaire depuis plusieurs jours, événement rare que les scientifiques pensaient n'avoir eu lieu qu'une fois tous les 150 ans. De tels événements de fonte sont devenus plus fréquents; en 2019, le Groenland a perdu 532 gigatonnes de glace. L'île se réchauffe à environ deux fois la moyenne mondiale, phénomène lié aux changements de circulation atmosphérique qui apportent de l'air chaud et humide sur la calotte glaciaire.

Les glaciers marins du Groenland, tels que Jakobshavn Isbræ, ont attiré l'attention. Jakobshavn, considéré comme le glacier le plus rapide du monde, s'est éclairci et accéléré à mesure que les températures de l'océan se réchauffent. En 2019, après une période de refroidissement ralentit son retrait, le glacier a recommencé à s'accélérer. Le glacier Petermann dans le nord du Groenland a également perdu de grands icebergs (dont un en 2010 d'environ 250 kilomètres carrés), ce qui soulève des préoccupations quant à la stabilité de sa plate-forme de glace flottante.

La calotte glaciaire du Groenland ne fond pas seulement à la surface; elle est également érodée par les eaux océaniques chaudes, surtout autour de ses marges. La combinaison de la fonte de surface et sous-marine pousse la calotte glaciaire dans un état de déclin rapide.

Antarctique : les réveils géants endormis

L'Antarctique est souvent décrit comme le géant qui dort, car il détient plus de 26 millions de kilomètres cubes de glace, ce qui lui permet de relever le niveau de la mer de 58 mètres. Le continent est divisé en trois bassins principaux : ]Est de l'Antarctique (la plus grande et la plus stable), Ouest de l'Antarctique (où une grande partie de la glace est marine, reposant sur le substrat sous le niveau de la mer), et Péninsule antarctique (la région qui se réchauffe le plus rapidement dans l'hémisphère sud).

La Fiche glaciaire de l'Antarctique occidental (WAIS)[ est la principale source de préoccupation.Une grande partie de celle-ci est située sur le substrat rocheux, qui est sous le niveau de la mer et descend vers l'intérieur – une géométrie qui la rend vulnérable à un processus appelé [MSI].Une fois que l'eau chaude de l'océan atteint la ligne de mise à la terre (où la glace se lève du sol et commence à flotter), elle peut fondre la glace de dessous, ce qui fait que la ligne de mise à la terre se replie vers des eaux plus profondes, ce qui permet à son tour à plus de glace de s'écouler vers la mer.

Même L'Antarctique oriental, longtemps considéré comme stable, a montré des signes de changement.Le Totten Glacier, le plus grand glacier de sortie de l'Antarctique oriental, s'est éclairci en raison d'une intrusion dans l'eau chaude.

Points de basculement et irreversibilité

Un des aspects les plus alarmants de la dynamique des calottes glaciaires est la possibilité de points de basculement , au-delà desquels les changements deviennent autosuffisants et irréversibles sur les échelles de temps humaines. Pour le Groenland, le point de basculement est lié à l'élévation de la surface : alors que la calotte glaciaire fond et que sa surface baisse, elle est exposée à des températures plus chaudes à des altitudes plus basses, ce qui accélère la fonte.

Une étude publiée dans Nature Climate Change (2021) a suggéré que même si le réchauffement climatique est limité à 1,5°C, la Ice Sheet de l'Antarctique occidental pourrait s'engager à une élévation à long terme du niveau de la mer d'environ 1,8 mètres.À des niveaux de réchauffement plus élevés, l'effondrement pourrait être déclenché plus rapidement.

Projections pour le 21ème siècle et au-delà

Le IPCC AR6 prévoit que, dans le cadre d'un scénario de fortes émissions (SSP5-8.5), l'élévation du niveau de la mer à partir de la seule calotte glaciaire pourrait atteindre 0,64 mètre d'ici 2100. Ces contributions des glaciers et de l'expansion thermique de l'océan pourraient s'approcher de 1,0–1,3 mètre. Dans le cadre d'un scénario de faibles émissions (SSP1-1.9), la contribution de la calotte glaciaire est réduite à environ 0,15 mètre. Toutefois, ces projections sont assorties de grandes incertitudes, car les modèles de calotte glaciaire ne tiennent pas encore pleinement compte des processus comme l'hydrofracturation (où l'eau de fonte sur la surface s'écoule par les crevass et réduit la stabilité de la calotte).

Pourquoi les plaques de glace comptent pour l'humanité

Communautés côtières de la ligne de front

Plus de 600 millions de personnes vivent dans des zones côtières situées à moins de 10 mètres d'altitude. Les grandes villes – comme New York, Shanghai, Mumbai, Dhaka et Jakarta – sont déjà confrontées à une augmentation des inondations dues à l'élévation du niveau de la mer, entraînée en partie par la fonte des calottes glaciaires.

Les mesures d'adaptation comprennent la construction de murs de mer (comme le projet MOSE à Venise ou la barrière de la Tamise), l'élévation des bâtiments, la restauration des mangroves et des zones humides, et dans certains cas, une retraite gérée – une délocalisation des communautés loin de la côte. Cependant, l'adaptation devient exponentiellement plus difficile à mesure que s'accélère le niveau de la mer.

Réglementation mondiale du climat et circulation des océans

Les nappes glaciaires ne sont pas seulement des facteurs passifs du niveau de la mer; elles influencent également les courants océaniques et les modèles climatiques.L'eau douce provenant de la fonte des glaces pénètre dans l'Atlantique Nord et l'océan Austral, ce qui pourrait affaiblir la circulation [ de la mer de l'Atlantique (AMOC)[, le courant océanique qui apporte de l'eau chaude à l'Atlantique Nord et régule le climat européen.

En Antarctique, l'eau de fonte affecte également la formation de Eau de fond antarctique, une masse d'eau froide et dense qui forme près de la côte et entraîne une circulation profonde de l'océan.

Conclusion : L'impératif d'agir

Les anciennes carottes de glace extraites de leurs profondeurs nous ont donné une vue inégalée des climats passés et de l'empreinte de l'influence humaine. Les observations satellitaires modernes montrent avec une clarté éclatante que ces géants changent plus rapidement que n'importe qui. Chaque tonne de CO2 émise ajoute à la chaleur qui finit par se retrouver sur les nappes glaciaires, et les conséquences – accélération de l'élévation du niveau de la mer, perturbation des courants océaniques et points de basculement irréversibles – se déroulent déjà.

La réduction rapide des émissions de gaz à effet de serre est le moyen le plus efficace de limiter l'ampleur et le rythme de la perte de calottes glaciaires. Parallèlement, il est essentiel de poursuivre les investissements dans la recherche, la surveillance et la modélisation des calottes glaciaires pour affiner les projections et orienter les stratégies d'adaptation.