Calottes glaciaires et niveau marin

(1)

Calottes

glaciaires

_glaciaires

et

_et

niveau

_niveau

marin

_marin

Xavier Fettweis

1 1

_{et Frank Pattyn}

22

1 Université de Liège (ULg)

2 Université Libre de Bruxelles (ULB)

Académie Royale de Belgique

Bruxelles, 13.03.2014

(2)

Plan

1. Niveau marin

2. Groenland vs Antarctique

3. Bilan de masse

4. Climat présent

5. Projections futures

6. Conclusions

Photo : Zone d'ablation, Groenland

Référence :

IPCC 2013 : Climate Change 2013: The Physical Science Basis

http://www.climatechange2013.org/

(3)

Introduction

Photo : Zone d'ablation, Groenland

L'état de la cryosphere est liée à la

Position (altitude) de la température seuil de 0°C !

Position (altitude) de la température seuil de 0°C ! Température Température C ry o sp h èr e C ry o sp h èr e 0°C 0°C

(4)

© IPCC 2013 (AR5, WG1, Fig 13.3)

1. Niveau marin

N iv ea u de s m er s ob se rv és ( m )

Hausse observée du niveau marin depuis 1900 : ~20 cm

Expansion thermique : ~ 40 %

Glaciers : ~25 %

Groenland : ~15 %

Antarctique : ~10 %

Barrages, … : ~10 %

(5)

© IPCC 2013 (AR5, WG1, FAQ 13.1, Fig 1)

1. Niveau marin

Changements de hauteur de la surface de la mer de 1993 à 2012 à l'aide de l'altimétrie satellitaire (en mm/an)

Hausse observée du niveau marin : non uniforme !

marégraphe

(6)

© http://www.cnes.fr

2. Groenland vs Antactique

Pôle Nord – Arctique

Pôle Sud - Antarctique

Groenland

(3 x la France) _{(glace de mer)}Banquise

Antarctique (20 x la France)

Svalbard (1 x Belgique)

(7)

2. Groenland vs Antactique

La fonte de la glace de mer ne contribue pas à la hausse du niveau marin.

(8)

2. Groenland vs Antactique

Données : ERA-Interim (1979-2013)

Température moyenne en été à 2m : JJA pour l'Arctique et DJF pour l'Antarctique (°C)

Climat plus chaud au Groenland qu'en Antarctique

(9)

2. Groenland vs Antactique

Précipitation annuelle moyenne (mm/an) (Bruxelles : ~ 800mm/an)

Climat plus humide au Groenland qu'en Antarctique

(10)

3. Bilan de masse

Océan

Socle rocheux

Zone

Zone d'Accumulation d'Accumulation chute de neige ++ chute de neige ++ (BMS >0) (BMS >0) Ligne d'équilibre Ligne d'équilibre (BMS = 0) (BMS = 0)

--

Zone

+

d'Ablation Zone d'Accumulation

+

_-

-Zone

Zone d'Ablationd'Ablation fonte ++ fonte ++ (BMS <0) (BMS <0)

Océan

Groenland

Antarctique

Bilan de masse en surface

(BMS) ~ chute de neige – fonte (Groenland) (BMS) ~ chute de neige – fonte (Groenland)

(11)

Données : MAR forcé par ERA-Interim

Bilan de masse

en surface

au Groenland

(en mm/an)

© http://www.spri.cam.ac.uk/

3. Bilan de masse

Zone d'ablation (albédo 30-50%) Zone d'accumulation (albédo ~ 70-80%)

(12)

© Ian Joughin, EGU

Zone d'ablation au Groenland

Glace nue "sale"

Bédière

3. Bilan de masse

(13)

Données : MAR forcé par ERA-Interim

3. Bilan de masse

Bilan de masse en surface de l'Antarctique (en mm/an)

Moins d'accumulation et pas de zone d'ablation

(14)

Socle rocheux

Groenland

Antarctique

Bilan de masse total (BMT) ~

BMS – icebergs (Groenland)BMS – icebergs (Groenland)

BMS – icebergs – fonte à la base (Antarctique) BMS – icebergs – fonte à la base (Antarctique)

icebergs icebergs Plateformes Plateformes glaciaires glaciaires flottantes flottantes

Fonte par en-dessous

3. Bilan de masse

Océan

--

Zone

+

_-

-Océan

Océan

Calotte à l'équilibre si BMT ~ 0

(15)

3. Bilan de masse

Glacier du Pied de l’Éléphant (Nord-Est du Groenland)

(16)

Plateformes glaciaires en Antarctique

3. Bilan de masse

(17)

4. Climat présent

Anomalie de température à 2m par rapport à 1980-1999 (°C)

Groenland été

Antarctique été

Global annuel

Quels sont les changements sur les 30 dernières années ?

Données :ERA-Interim A no m al ie s de t em pé ra tu re ( °C ) Svalbard été

(18)

4. Climat présent

1980-1989

et 2013 ! 1990-1999 2000-2009 2010-2012

Nbr de jours de fonte par an détecté par les satellites

Augmentation de l'étendue et de la durée de la saison de fonte

(19)

4. Climat présent

Anomalie de BMS de la calotte du Groenland par rapport à 1980-1999 (GT/an) (360 GT ~ 1 mm niveau marin)

Fonte

Chute de neige

BMS

Evolution du BMS de la calotte du Groenland

Données : MAR forcé par ERA x 2012 x 2013 A no m al ie s de B M S ( G T /a n)

(20)

4. Climat présent

Indice NAO = différence de pression entre l'Islande et les Acores.

NAO < 0 : temps anticyclonique sur le Groenland (chaud et sec) NAO > 0 : temps dépressionnaire sur le Groenland (froid et humide)

2013 x

70 % de l'augmentation de la fonte au Groenland est due aux changements de circulation !

Ces changements sont-ils durables ??

A

A DD

NAO < 0 _{NAO > 0}

(21)

4. Climat présent

© Rignot et al. (GRL, 2011) BMS Icebergs x 2013 Icebergs BMS B il an d e m as se d u B il an d e m as se d u G ro en la n d G ro en la n d ( G T /a n ) ( G T /a n ) B il an d e m as se d e l' B il an d e m as se d e l' A n ta rc ti q u e A n ta rc ti q u e (G T /a n ) ( G T /a n ) x 2012

(22)

4. Climat présent

© Sphered et al. (Sciences, 2013)

Changements de bilan de masse cumulé

(23)

5. Projections futures

Groenland

( BMS



)

Antarctique

( BMS



)

Dans un climat bcp plus chaud …

…

plus de chute de neige mais plus de fonte !

L'augmentation de la fonte va l'emporter

+1°C => neige +5% mais fonte +25% L'augmentation des chutes de neige va l'emporter (sauf sur les plateformes glaciaires)

Océan

--

Zone

+

_-

-Océan

Océan

(24)

-5. Projections futures

5. Projections futures

A no m al ie s de c hu te s de n ei ge ( G T /a n) A no m al ie s de f on te ( G T /a n)

Projections futures

de BMS

au Groenland

x 2012 x 2013 A no m al ie s de B M S ( G T /a n) © Fettweis et al. (TC, 2013) A no m ali es d e B M S e n 2 08 0-20 99 pa r r ap po rt à 1 98 0-19 99 (e n m m /a n)

(25)

5. Projections futures

Emballement de l'accélération de la fonte

à cause de l'extension de la zone d'ablation

1. Diminution du pouvoir réfléchissant de la calotte

+ de chaleur absorbée par la surface

+ de fonte

quid des activités humaines sur l'albédo ?

2. Diminution de la capacité de rétention de l'eau de fonte par la calotte

- de regel - de regel + de bédières, lacs, ... + de bédières, lacs, ...

G

ro

e

n

la

n

d

G

ro

e

n

la

n

d

Les changements de BMS devrait atténuer

la hausse du niveau marin !!

A

n

ta

rc

ti

q

u

e

A

n

ta

rc

ti

q

u

e

(26)

5. Projections futures

Groenland

Antarctique

Retrait + amincissement Épaississement

Océan

--

Zone

+

_-

-Océan

Océan

Augmentation de la fonte car altitude plus basse

X X X X

??

Changements de topographie

(27)

5. Projections futures

Données : MAR forcé par MIRCO5-RCP85

Différences d'altitude

prévues pour 2080

(28)

5. Projections futures

(29)

5. Projections futures

Changements niveau marin en 2080 pour RCP45

(30)

5. Projections futures

Niveau marin (en m) après une anomalie de température de X°C pendant 1000 ans