• Aucun résultat trouvé

La fonte des glaces continentales : apports d’eaux douces aux

L’´etude des glaces continentales est d’une importance majeure dans la

compr´ehension du changement climatique global. En effet, les glaces

continen-tales sont de tr`es bons indicateurs du changement climatique global actuel.

3.3 La fonte des glaces continentales : apports d’eaux douces aux oc´eans

Les diff´erentes composantes qui peuvent influer sur les variations du niveau

de la mer sont analys´ees par la suite.

3.3.1 Les glaciers de montagne et les petites calottes

po-laires

Les glaciers de montagne et les petites calottes polaires, autres que celles

du Groenland et de l’Antarctique, constituent un r´eservoir d’eau douce qui

peut contribuer `a l’´el´evation du niveau de la mer. Bien que ces structures ne

repr´esentent que quelques pourcents de la glace totale de la Terre, la fonte de

ces glaciers est une cause importante de la hausse observ´ee du niveau marin

depuis plusieurs ann´ees maintenant (Lemke et al. [2007]). Malheureusement,

les mesures in situ restent sous ´echantillonn´ees `a cause du grand nombre de

glaciers et de leur inaccessibilit´e. La fonte int´egrale des 150 000 glaciers et

´etendues de glace dans le monde impliquerait une hausse du niveau moyen

des oc´eans de 60 +/- 7 cm (d’apr`es l’´etude de Radic and Hock [2010]).

FIG. 3.4 – Bilans de masse des glaciers de montagne pour diff´erentes r´egions du

monde. (a) bilans de masse par unit´e de surface, (b) bilans de masse exprim´es en

niveau de la mer ´equivalent (IPCC, 2007), les valeurs sont normalis´ees par la surface

totale des oc´eans (SLE : Sea Level Equivalent)

Plusieurs ´etudes r´ecentes ont cherch´e `a estimer la contribution des glaciers

de montagne (qui reculent `a l’´echelle plan´etaire) `a l’´el´evation observ´ee du

ni-veau de la mer (Dyurgerov and Meier [2005]). La figure 3.4 montre les bilans de

masse pour chaque r´egion, figure 3.4a, et la contribution du niveau de la mer

observ´e, figure 3.4b pour les glaciers de montagne d’Europe, des Andes,

d’Arc-tique, d’Asie, des USA et Canada, d’Alaska et de Patagonie sur la p´eriode

19602003. D’apr`es ces courbes, `a l’exception des glaciers d’Europe et des Andes

-qui ont une contribution quasi nulle -, les glaciers de montagne perdent de la

masse et ainsi participent `a ´elever le niveau moyen global des oc´eans, toutefois

avec des vitesses plus ou moins ´elev´ees. Notons au passage que la plus grande

contribution provient des glaciers de l’Alaska.

Le rapport de l’IPCC (2007) indique que la contribution des glaciers `a la

hausse observ´ee du niveau de la mer compte pour 0.5 +/- 0.18 mm/an pour

les d´ecennies pass´ees (1960-2003) et 0.77 +/- 0.22 mm/an pour les ann´ees

plus r´ecentes (1993-2003).

R´ecemment, la fonte des glaciers de montagne semble s’ˆetre acc´el´er´ee (

Ka-ser et al. [2006]; Meier et al. [2007]; Cogley [2009]). Depuis 2003, les r´ecentes

estimations pr´evoient une hausse du niveau marin due `a la perte de masse des

glaciers de l’ordre de 1.1 mm/an (Meier et al. [2007];Cogley [2009]).

Une ´etude r´ecente de Hock et al.[2009] r´e´evalue la contribution des glaciers

de montagne et des petites calottes polaires `a la hausse observ´ee du niveau de

la mer sur la p´eriode 1960-2004. Ces auteurs estiment que cet apport

contri-bue `a une ´el´evation du niveau de la mer de 0.51 +/- 0.29 mm/an sur cette

mˆeme p´eriode d’´etude. Pour palier le manque de donn´ees de terrain, ces

au-teurs utilisent un mod`ele num´erique afin d’estimer les bilans de masse des

zones o `u les donn´ees in situsont manquantes. Avec cette nouvelle estimation,

la contribution des glaciers de montagne et des petites calottes polaires

expli-queraient environ 28% de la hausse totale observ´ee du niveau marin contre les

23% du rapport de l’IPCC (2007) sur la p´eriode 1961-2003.

Une autre ´etude r´ecente a r´e´evalu´e la perte de masse des glaciers de

mon-tagne de l’Alaska uniquement sur la p´eriode 1962-2006 (Berthier et al.[2010]).

Dans le rapport de l’IPCC (2007), il est estim´e que l’Alaska est responsable d’un

tiers de la contribution totale des glaciers de montagne (environ 0.5 mm/an)

entre 1960 et 2003. Cette nouvelle ´etude montre l’apport important de

l’image-rie spatiale haute r´esolution (SPOT5 notamment) pour mesurer l’´evolution

dy-namique et volum´etrique des glaciers. Ainsi, les auteurs estiment que la perte

de masse des glaciers de montagne de l’Alaska contribue `a ´elever le niveau

des mers d’une valeur de 0.12 mm/an sur la p´eriode 1962-2006. Cette

nou-3.3 La fonte des glaces continentales : apports d’eaux douces aux oc´eans

velle estimation est 32% plus faible que celle publi´ee dans le rapport de l’IPCC

(2007).

Certaines ´etudes utilisant la gravim´etrie spatiale (satellites GRACE) ont

es-tim´e la perte de masse des glaciers de l’Alaska. Cette perte est de l’ordre de

-101 +/- 22 Gt/an (soit 0.28 +/- 0.06 mm/an en ´equivalent niveau de la mer,

valeur normalis´ee par la surface totale des oc´eans) sur la p´eriode d’avril 2002 `a

novembre 2005 (Chen et al.[2006a]). Une autre ´etude (Luthcke et al.[2008])

uti-lisant une autre cat´egorie de solutions GRACE (Gravity Recovery And Climate

Experiment) (’MASCON’ ; MASs CONcentration) d´emontre une perte de -71

+/-6 Gt/an (soit 0.2 +/- 0.02 en ´equivalent niveau de la mer) entre juillet 2003 et

juillet 2008 pour les glaciers de l’Alaska. Ces estimations concordent avec les

´etudes bas´ees sur des donn´ees de lasers a´eroport´es : perte de -96 +/- 35 Gt/an

(soit 0.26 +/- 0.1 mm/an en ´equivalent niveau de la mer) sur la p´eriode 1990

`a 2001 (Arendt et al.[2002]).

3.3.2 Les calottes polaires : Antarctique et Groenland

Les modifications du bilan de masse des calottes polaires par fonte et par

perte de masse sont d’un int´erˆet consid´erable dans le contexte du changement

climatique global. De plus, la fonte occasionn´ee constitue une source d’´echange

d’eau avec les oc´eans non n´egligeable. Notons que la fonte des glaces de mer

(par exemple la banquise des r´egions du Pˆole Nord) n’affecte pas le niveau de

la mer, en raison du principe d’Archim`ede.

Grˆace aux satellites, on suit depuis presque deux d´ecennies, les variations

des masses de glace du Groenland et de l’Antarctique. L’altim´etrie spatiale

per-met de mesurer les variations d’altitude des calottes, donc d’en d´eduire la

va-riation de leur masse. Avec une technique appel´ee ✭✭Interf´erom´etrie Radar ou

InSAR✮✮, on peut estimer la vitesse d’´ecoulement des glaciers cˆotiers vers la

mer, donc la quantit´e de glace d´evers´ee dans l’oc´ean. Combin´ee `a des mesures

de bilan de masse en surface (pr´ecipitations neigeuses versus fonte en surface),

on en d´eduit le bilan de masse total. Enfin, depuis 2002, la gravim´etrie spatiale

(mission GRACE), permet de mesurer directement les variations de la masse de

glace des calottes. Le principe de la mission spatiale gravim´etrique GRACE sera

d´ecris dans le paragraphe 4.2.1.

La synth`ese de ces observations indique une perte de masse tr`es marqu´ee

dans les r´egions cˆoti`eres du sud du Groenland, de l’ordre de 150 milliards de

tonnes de glace par an sur la derni`ere d´ecennie (avec une nette acc´el´eration au

cours des ann´ees r´ecentes) (Figure 3.5). Ces observations r´ev`elent aussi une

perte importante de masse de glace en Antarctique de l’ouest, en particulier

dans le secteur de la mer d’Amundsen. On estime `a environ 100 milliards de

tonnes la masse de glace perdue par an en Antarctique de l’ouest. En revanche

l’Antarctique de l’est est `a peu pr`es en ´equilibre (dans cette partie du

conti-nent, la perte de masse de glace des r´egions cˆoti`eres est compens´ee par une

accumulation des pr´ecipitations neigeuses dans les r´egions centrales d’altitude

´elev´ee.

On a observ´e une acc´el´eration importante depuis quelques ann´ees de la

perte de masse de glace dans le sud du Groenland et en Antarctique de l’ouest.

L’essentiel de la glace perdue se fait par ´ecoulement tr`es rapide des glaciers

cˆotiers vers la mer et le d´eversement d’icebergs dans l’oc´ean. Ce ph´enom`ene

est particuli`erement actif lorsque le socle rocheux `a l’aval du glacier est situ´e

sous le niveau de la mer. C’est le cas par exemple du glacier Jakobshavn

Is-brae le plus grand glacier du Groenland situ´e sur la cˆote ouest de l’ˆıle, dont la

vitesse d’´ecoulement a atteint pr`es de 15 km/an ces derni`eres ann´ees. On

com-mence tout juste `a entrevoir les m´ecanismes `a l’origine de ce ph´enom`ene. Le

plus important est probablement li´e au bilan des forces qui s’exercent `a l’avant

du glacier. A cause du r´echauffement des eaux oc´eaniques, la partie avant du

glacier s’amincit et s’av`ere incapable de retenir l’´ecoulement de la glace en aval ;

le glacier devient instable. En Antarctique on observe un ph´enom`ene identique

en particulier l `a o `u les glaciers se terminent par une plateforme de glace. En

fondant, celle-ci se d´esolidarise de la calotte, laissant libre cours `a l’´ecoulement

du glacier vers la mer. Au Groenland, un autre ph´enom`ene contribue `a

l’insta-bilit´e des glaciers (quoique de fac¸on secondaire) : la fonte estivale en surface et

la propagation de l’eau au travers de crevasses contribuent `a lubrifier la base

de la calotte et donc d’acc´el´erer l’´ecoulement de la glace vers la mer.

La dynamique des calottes polaires est complexe et encore mal comprise.

Nous ne savons pas si les ph´enom`enes observ´es depuis quelques ann´ees vont

s’att´enuer ou au contraire s’emballer. L’observation depuis l’espace du

compor-tement des calottes polaires est donc un objectif majeur.

La figure 3.5 illustre l’acc´el´eration de la perte de masse des calottes polaires

du Groenland et de l’Antarctique d´ecel´ee lors des deux derni`eres d´ecennies

bas´ee `a partir de donn´ees spatiales d’altim´etrie, InSAR et de gravim´etrie.

Le tableau 3.1 regroupe quelques unes des diff´erentes estimations publi´ees

ces derni`eres ann´ees, sur les bilans de masse des calottes polaires du

Groen-land et de l’Antarctique bas´ees sur les donn´ees GRACE. Les estimations

va-3.4 Bilans du niveau de la mer des derni`eres d´ecennies d’apr`es le rapport de l’IPCC