Les mondes polaires en surchauffe ?
ampleur et limites, chances et risques
Jacques GUILLAUME Géographe
Professeur émérite de
l ’ université de Nantes
UMR CNRS-LETG
Les mondes polaires en surchauffe ?
Un réchauffement avéré de l’atmosphère terrestre de l’ordre de +0,8 à +0,9 ° depuis la fin du XIX
èsiècle. Un réchauffement deux fois plus rapide dans les mondes polaires, du moins en Arctique
Un phénomène difficile à appréhender pour l’Humanité. Il est beaucoup plus facile à constater dans les mondes polaires, même s’il faut beaucoup se méfier d’une mauvaise compréhension des dynamiques glaciaires des mondes polaires.
Des projections conduisant au pessimisme (pour les adeptes du fixisme climatique !) pour la fin de ce siècle,(voir à ce sujet le 5
èmerapport du GIEC, 2013), avec une accentuation du
réchauffement, en particulier en Arctique.
Des conséquences innombrables pour les pôles et la Terre
entière : “
les conséquences du phénomène seront ressenties sur l’ensemble de la planète, car elles se propagent par les réseaux mondiaux -tous interconnectés- de l’environnement, la culture, l’économie et la politique” (Unesco, 2010)Les mondes polaires en surchauffe ?
Les mondes polaires en surchauffe ?
L’anomalie thermique des hautes latitudes en trente ans
Les mondes polaires en surchauffe ?
Les mondes polaires en surchauffe ?
Alors, les pôles en débâcle généralisée ? Pour répondre,
1- commençons par comprendre les mondes polaires 2- évaluons les évolutions actuelles
3- estimons les conséquences : d’un forçage radiatif à un
changement global ?
1- Comprendre les mondes polaires
Des espaces à bilan radiatif largement déficitaire
(avec
des causes “invariables”), donc devant indéfiniment se refroidir sans échanges d’énergie avec le reste du monde. Des espaces largement englacés
,
soit 15 à 16 millions de km2 de glaciers (32 à 33 millions de km3, soit les deux tiers des réserves d’eau douce de la planète, grâce aux inlandsis), 36 millions de km2 de sols gelés (pergélisol), de 12 à 35 millions de km2 de banquise (selon la saison). Des dynamiques spatio-temporelles complexes croisant court, moyen et long terme. A vue humaine, nous sommes dans une phase de réchauffement spectaculaire, à vue géologique, nous sommes dans une ère glaciaire (B. Van Vliet-Lanoë), en fin d’interglaciaire holocène.
Arctique et Antarctique s’opposent presque en tous points, la fragilité de l’Arctique s’opposant à la stabilité relative de l’Antarctique
1- Comprendre les mondes polaires
Des espaces à bilan radiatif largement déficitaire :
une constante (effet de la latitude) entraînant la stabilité des systèmes atmosphérique (et océanique) des hautes latitudes. Pas d’été significatif, des masses d’air froid avec anticyclones de surface, des eaux froides au nord et au sud du contact avec l’eau« centrale », des dépressions cycloniques périphériques aux mondes polaires avec décharges périodiques d’air froid et incursions d’air chaud (front « ondulant »).
Des espaces qui ne se refroidissent pas davantage par transferts de chaleur par l’atmosphère et l’océan (chaleur sensible par les flux et courants, chaleur latente par changement d’état du fluide).
Un bémol néanmoins : les variations saisonnières ou définitives de l’albédo (principale explication de l’ « emballement » arctique)
1- Comprendre les mondes polaires
Des espaces largement englacés
dont il faut bien comprendre l’histoire et les dynamiques. Il faut distinguer les « dinosaures » (inlandsis et plates-formes de glace associées, pergélisol à grande profondeur), dont la formation est très ancienne (à partir du Miocène pour l’Antarctique, soit 15Ma), et les glaces en équilibre avec le climat actuel (glaciers locaux, banquise, pergélisol discontinu ou continu de faible profondeur). Chacun vit à son rythme et résiste plus ou moins bien au réchauffement. La fonte de la glace est normale dans la zone d’ablation (au delà de la ligne d’équilibre glaciaire, la glace s’écoulant par fluage ou glissement basal).
Les icebergs, même de grande taille, n’ont donc rien d’exceptionnel (c’est même le signe d’une bonne santé du glacier, la L.E.G. étant proche du niveau marin, voire en mer avec les plates-formes de glace).
La dynamique glaciaire est irrégulière (crues et débâcles) et n’implique pas forcément un réchauffement du climat. La tyrannie des observations instantanées est donc à éviter.
1- Comprendre les mondes polaires
1- Comprendre les mondes polaires
Des dynamiques spatio-temporelles complexes
1- Comprendre les mondes polaires
L’observation des phénomènes glaciaires, combinée avec celle des phénomènes périglaciaires et paraglaciaires permet de mieux comprendre ces dynamiques spatio-temporelles. On les croise avec l’étude des « archives » sédimentaires, dendrochronologiques, palynologiques, chimiques, voire préhistoriques et historiques (pour l’Holocène récent) afin de reconstituer les paléoclimats du Pléistocène et de l’Holocène.
La conclusion de toutes ces études est que le « fixisme » climatique n’existe pas. Ainsi, le Pléistocène a été marqué par 4 grandes glaciations, entrecoupées de périodes interglaciaires. La dernière en date (würm ou wisconsinien) s’étale entre 110 000 BP et 12 000 BP) et nous vivons dans l’interglaciaire holocène depuis 12 000 BP, un peu moins chaud que le précédent (éémien entre 130 000 et 110 000 BP).
1- Comprendre les mondes polaires
1- Comprendre les mondes polaires
L’Holocène lui-même est rythmé par des périodes chaudes et froides (optimum atlantique il y a 5000 ans –plus chaud que l’actuel-, suivi d’une récurrence froide, 3500 à 2000 BP,
interrompue par l’optimum médiéval (jusqu’au XIVè),
suivi du petit âge glaciaire (XIV-XIXè).
Les glaciers vont donc évoluer à ce rythme
(et pas uniquement sous l’influence
du réchauffement actuel).
1- Comprendre les mondes polaires
Arctique et Antarctique s’opposent en tous points.
L’Antarctique est une forteresse imprenable, l’Arctique une ligne Maginot contournable et poreuse.
L’Antarctique est un continent (14 millions de km2), isolé (1000 km entre la péninsule et le cap Horn), englacé à 98%, avec des épaisseurs de glace démesurées (jusqu’à 3000m), surtout à l’Est, d’où une altitude très élevée (altitude maxi de la glace, 4270m, 2835m au pôle, altitude maxi du support 4890m), d’où un cubage très élevé de glace continentale (30 millions de km3), de la glace continentale transgressive sur l’océan (1,6 million de km2), une banquise variant de 4 à 20 millions de km2, des températures extrêmes (tout le continent a une température moyenne annuelle inférieure à 0°, -55° à Vostok, avec un record enregistré le 21 juillet 1983 de -89°)
1- Comprendre les mondes polaires
1- Comprendre les mondes polaires
1- Comprendre les mondes polaires
L’Arctique est beaucoup plus fragile pour au moins trois raisons :
1- c’est un océan dont l’englacement s’exprime sous la forme d’une banquise de faible épaisseur (pas plus de 3 à 4m) et renouvelée
constamment (banquise dérivante avec les courants). Rapport banquise/
glaces continentales en été en Arctique : 3,5 (en surface), en Antarctique : 0,3
2- c’est un océan qui recycle de la chaleur des moyennes latitudes (par l’Atlantique Nord). Bouche de chaleur de la mer de Norvège avec
« pulses » chauds périodiques
3- c’est un océan entouré de terres à forte variation saisonnière de l’albédo et à forte amplitude thermique (Verkhoiansk par 67°N, détient le record du froid de l’hémisphère Nord avec -67°8 observé en 1892. Température moyenne de janvier -45°, mais +16° en juillet –et même +37° en
record absolu!)
1- Comprendre les mondes polaires
Paradoxalement, l’Arctique est la clé de voûte de tout le système océanique, par le biais de l’alimentation de la circulation thermohaline de l’Océan Global.
Le refroidissement des eaux de surface de l’Atlantique nord (par la fonte de l’inlandsis
groenlandais) bloquerait cette circulation et refroidirait les côtes de l’Atlantique nord. La fonte d’une partie de l’inlandsis du Groenland serait-elle le prélude d’une nouvelle glaciation ?!
1- Comprendre les mondes polaires
Le Groenland, seul inlandsis arctique, est donc à surveiller de près
(80% de l’île est recouverte par la glace soit 1,8 million de km2 pour 2,8 millions de km3, épaisseur maxi 3000 m pour une altitude maxi de plus de 3100 m
(point culminant du substrat : Gunnbjörn à 3733m)
Grande irrégularité de l’écoulement avec même des « séismes » glaciaires.
Glace formée à partir de la fin du Tertiaire (autour de 4 millions d’années), mais des traces vraisemblables
d’anciennes déglaciations partielles La fonte complète ferait monter l’Océan de 7m environ.
2- Evaluer les évolutions actuelles
Les évaluations ne sont pas si simples car on manque de référentiels « historiques ». Les explorations polaires du XIXè et début XXè se sont faites à la fin du PAG, les observations en continu sont très récentes (première station dérivante sur la banquise arctique :1937 - premières stations permanentes en Antarctique au milieu du XXè, premières observations satellitaires de la banquise arctique en 1979). Les API puis AGI ont donné des impulsions décisives (mais 4 seulement depuis 1882-83 : 1932-33, 1957-58, 2007-09).
Mais l’accumulation des données permet de mettre les mondes polaires en système et d’observer des corrélations de plus en plus robustes
2- Evaluer les évolutions actuelles
L’évolution de la banquise est sans doute la plus facile à observer
5,3 millions de km2 en août 2007, 3,6 en septembre 2012, 5,5 en août
2017 contre 7,2 en moyenne entre 1979 et 2000. A ce rythme, certains pensent qu’il n’y aura plus de banquise permanente en Arctique au milieu du siècle, à l’inverse de l’Antarctique où la banquise a tendance à croître.
2- Evaluer les évolutions actuelles
La réduction de la banquise n’est pas simplement le signe d’un réchauffement des eaux boréales de surface. C’est le démarrage de complexes réactions en chaîne
2- Evaluer les évolutions actuelles
L’évolution des inlandsis est difficile à observer (à la différence des glaciers locaux)
La fonte saisonnière de surface ne signifie pas la fonte de la masse. Ce qui importe,
c’est le bilan glaciaire annuel et plus encore, le bilan de masse qui en est la résultante
2- Evaluer les évolutions actuelles
Estimation des bilans annuels des inlandsis (selon diverses sources concordantes des années 1990) : pour l’Antarctique, entrées (en équivalent eau) un peu plus de 2000 km3, sorties, un peu moins de 2000km3, bilan légèrement positif – pour le Groenland, entrées 500 km3, sorties un peu plus de 500 km3, bilan légèrement négatif (mais qui a tendance à se creuser, à ce rythme, l’inlandsis disparaîtrait dans 10 000 à 20 000 ans, sauf emballement par rétroactions positives).
Pour l’heure, l’élévation du niveau marin (20 cm en un siècle) n’est pas majoritairement dû aux inlandsis, mais à la dilatation thermique des océans et à la fonte des glaciers locaux (leur disparition complète signifierait entre 15 et 45 cm supplémentaires).
2- Evaluer les évolutions actuelles
La stabilité relative de l’Antarctique
Le danger réside dans l’Antarctique occidental
(10% du volume de l’inlandsis, base partiellement marine,
rôle protecteur des plates-formes de glace).
Sa fonte : +6m du niveau marin).
2- Evaluer les évolutions actuelles
L’une des avancées majeures des observations polaires : cerner les causes effectives du réchauffement.
Plusieurs causes effectives : l’activité solaire qui fait varier de manière cyclique l’énergie reçue par la Terre (observation des taches solaires).
La position de la Terre par rapport à l’énergie solaire avec trois variables à périodicité différente : 1- la déformation de l’orbite elliptique (80 000 ans), 2-l’inclinaison de l’axe des pôles par rapport à la perpendiculaire au plan de l’écliptique (+1/-1°, 40 000 ans), 3- la position de l’axe des pôles dans son cône de rotation (précession des équinoxes, 25 000 ans). Elles rendent compte des pulsations glaciaires du quaternaire.
2- Evaluer les évolutions actuelles
Les observations polaires ont permis d’établir la corrélation entre réchauffement et teneur en C02 de l’atmosphère. En effet, les observations directes ne remontent pas au delà des années 1950. Pour les périodes plus anciennes, on utilise les carottages glaciaires et leurs « archives » climatiques (analyse des bulles d’air prises dans la glace, travaux de C. Lorius et J. Jouzel notamment).
Les forages à Vostok (2000m en 1982, 3600m en 1998) ont permis de remonter le temps (à condition d’admettre les modèles d’écoulement de l’inlandsis) à 140 000 et 420 000 ans. Le forage au Dome C (3300m en 2004) a permis d’atteindre 800 000 ans. Celui de North Grip (Groenland) 3085m, 125 000 ans.
L’analyse isotopique de la glace permet d’établir la température du moment. En effet, plus l’isotope 18 (le plus lourd, 8 protons et 10 neutrons) de l’oxygène est abondant par rapport à l’isotope le plus répandu (16, 8 protons et 8 neutrons), plus la glace s’est formée avec des températures basses. C’est un traceur efficace des paléoclimats, en les corrélant avec la teneur en CO2 des bulles d’air.
2- Evaluer les évolutions actuelles
La compréhension des enjeux passe par la définition de l’effet de serre qui n’est pas néfaste en soi (sans effet de serre, la Terre serait à une température moyenne de -18°!). Ce qui est en cause, c’est l’effet de serre additionnel des rejets industriels
2- Evaluer les évolutions actuelles
-Les GES à l’état naturel : la vapeur d’eau, le CO2,
le protoxyde d’azote, l’ozone. La vapeur d’eau qui s’intègre dans le cycle de l’eau est le principal GES mais peut être considérée comme négligeable, compte tenu de sa durée de vie très courte dans l’atmosphère.
-Les GES additionnels : le CO2, le méthane, les halocarbures, le C02 correspondant à plus de la moitié de ces GES additionnels (hors vapeur d’eau), le méthane 15%, les halocarbures 10%...On est ainsi passé de 300 PPMV de CO2 en 1970 à plus de 400 PPMV aujourd’hui.
-Dit autrement, l’addition de CO2 dans l’atmosphère depuis la révolution industrielle correspond en gros à 165 GT de carbone (pour 600 GT à l’état naturel, les océans contenant 38 000 GT de carbone et les continents 6000 (2300 dans la biomasse, 3700 dans les combustibles fossiles)
2- Evaluer les évolutions actuelles
Une partie des rejets additionnels a été fort heureusement pompée par les océans (et un peu par la biomasse), mais on remarque que l’eau froide absorbe plus de C02 que l’eau chaude, de sorte que le réchauffement des océans risque à terme de bloquer la pompe à carbone océanique, tout en contribuant à son acidification.
La modélisation des évolutions est cependant rendue difficile par la multiplication des
boucles de rétroaction (rôle des aérosols naturels et industriels, rôle de la couverture nuageuse, modification de l’albédo au sol)
2- Evaluer les évolutions actuelles
Une seule certitude aujourd’hui : la corrélation
GES/réchauffement. Un doute lié aux paléoenvironnements :
une cause ou une conséquence du réchauffement ?
3- Estimer les conséquences : d’un forçage radiatif à un changement global ?
Les effets indirects des évolutions sur l’environnement
- Sur les biotopes : dans un premier temps, la réduction de la saison gélive, puis les alternances de plus en plus fréquentes gel/dégel favorisent les phénomènes périglaciaires (destruction progressive du pergélisol avec thermokarst, coulées boueuses, érosion des berges fluviales et des littoraux meubles, modification des régimes fluviaux et des écoulements proglaciaires)…
- Dans un second temps, déclenchement des phénomènes
paraglaciaires : éboulement de versants déglacés, relèvement
des surfaces déglacées par compensation isostatique…
3- Estimer les conséquences : d’un forçage radiatif à un changement global ?
Sur les biocénoses :
- Dans un premier temps, stimulation de la croissance des espèces existantes ou migration vers le nord de leur aire d’extension, sauf lorsque cette aire disparaît (l’ours polaire, Ursus maritimus, descendant du grizzli, mais adapté exclusivement à la banquise). Dans certains cas, un nouvel équilibre se met en place. Ex : l’essor de la toundra arborée favorise la croissance des troupeaux de rennes…qui stabilisent la croissance végétale.
- Dans un second temps, compétition d’espèces invasives ou parasitaires qui ont tendance à se substituer aux espèces initiales ou à les neutraliser.
Ex : au Canada, le renard roux se substitue au renard polaire, la croissance végétale favorise l’essor des insectes, donc des oiseaux qui sont au menu des renards roux.
- L’homme perturbe les effets d’adaptation en créant des obstacles, des sélections ou des compétitions (espèces introduites), l’environnement devenant de plus en plus “maniable” avec des technologies de plus en plus sophistiquées.
3- Estimer les conséquences : d’un forçage radiatif à un changement global ?
Les conséquences économiques s’expriment en termes de maniabilité et d’accessibilité
La maniabilité est au croisement des nouvelles facilités (relatives) de l’environnement et de l’efficacité (réelle) des techniques humaines : les moyens de déplacement sont révélateurs des évolutions par rapport à ceux des temps héroïques. Ainsi, le premier survol du pôle Nord (contesté) remonte à 1926, Byrd récidive dès 1929 au pôle Sud, beaucoup de stations antarctiques sont aujourd’hui accessibles par avion (dont celle du pôle Sud
!)
3- Estimer les conséquences : d’un forçage radiatif à un changement global ?
L’accessibilité maritime, grâce aux brise-glace, a fait un bond spectaculaire.
Les moyens des temps héroïques…
3- Estimer les conséquences : d’un forçage radiatif à un changement global ?
…et ceux des temps modernes !
3- Estimer les conséquences : d’un forçage radiatif à un changement global ?
Cette maniabilité et cette accessibilité expliquent l’intérêt pour les ressources polaires :
par exemple, rien que pour les hydrocarbures, on estime à 400 le nombre de gisements déjà exploités au nord du cercle polaire (pour des réserves cumulées de l’ordre de 6 milliards de tonnes de pétrole et de 31 000 milliards de m3 de gaz). L’USGS estimait en 2008 que l’Arctique devait recéler 30%du pétrole encore à découvrir sur la Planète (12 milliards de tonnes) et 13% du gaz naturel (46 000 milliards de m3).
L’exemple emblématique du pétrole de l’Alaska :
3- Estimer les conséquences : d’un forçage radiatif à un changement global ?
La grande affaire actuelle est le désenclavement gazier de la péninsule de Yamal en Russie dont les réserves peuvent être estimées aux environs de 20 000 milliards de m
3.
Le désenclavement a d’abord été continental (Yamal Europe, conduite permettant de relier la péninsule au marché européen, achevée en 1997 par Gazprom, et élevée à sa capacité maximale d’une trentaine de milliards de m3 en 2005.
Il est maintenant maritime grâce au projet Yamal LNG (Novatek,
CNPC, Total), avec une usine de liquéfaction (3 trains de liquéfaction de 5,5 milliards de m3 chacun, le port d’évacuation de Sabetta et une flotte d’une quinzaine de méthaniers). Le premier train de liquéfaction est entré en service fin 2017, le deuxième devrait en faire de même fin 2018, le troisième début 2019. La première expédition maritime a été effectuée en décembre 2017 par le méthanier Christophe de Margerie.
3- Estimer les conséquences : d’un forçage radiatif à un changement global ?
L’alternative maritime
(importante géopolitiquement pour la Russie)
consiste à utiliser la RMN l’été (pour les clients asiatiques) et l’Atlantique Nord l’hiver (avec transbordement dans un terminal de la façade atlantique…dont Montoir). Le Christophe de Margerie a effectué un essai entre Hammerfest et la Corée du sud en août 2017 (après
d’autres transits du même type depuis 2012) en 19 jours (dont 6,5 sur le
parcours de la RMN).
3- Estimer les conséquences : d’un forçage radiatif à un changement global ?
Cette question du transit relance l’idée d’intégrer les routes arctiques dans la desserte des façades maritimes de l’hémisphère Nord. La Russie y est favorable (sous réserve d’un contrôle strict) à l’inverse du Canada.
Rotterdam-Tokyo par le NE 14 000 km, par le NW 15 900, par Suez 21 000 km, par Panama 23 300 km
Sur la RMN,
nombre de navires en transit :
71 en 2013, mais 53 en 2014, 18 en 2015 et 19 en 2016
La RMN reste une route de cabotage (6,6 millions de tonnes en 1987, 1,9 en 1999, 7,3 en 2016)
3- Estimer les conséquences : d’un forçage radiatif à un changement global ?
Cette nouvelle donne économique renforce l’intérêt géopolitique pour les mondes polaires
L’Antarctique est relativement immunisé face à ces appétits (traité de Washington de 1959, convention de Canberra de 1980, convention de Wellington de 1988, protocole de Madrid de 1991).
L’Arctique en revanche est soumis
à une pression forte, entre revendications territoriales et accès aux ressources
(Etats arctiques réunis dans le Conseil de l’Arctique depuis 1996
et Etats « extérieurs »)
conclusion
gouvernance
ressources
Espace eldorado
Espace délaissé
Espace protégé Espace
à développer
Les quatre scénarios pour le futur des mondes polaires
