Les glaces polaires et cryosphère continentale:

vue de l'espace

A. Kouraev, F. Rémy, E. Berthier

SMF - Journée scientifique 23/03/2011

0.01

0.1

1

10

100

niv

eau

de m

er (

m)

Quels sont les objets d’étude?

0.01 0.1 1 10 100

Surface (mln km 2)

1E-005

0.0001

0.001

0.01

Equ

ival

ent

0.01

0.1

1

10

100

niv

eau

de m

er (

m)

Antarctique (Est)

Antarctique (Ouest)Groenlande

Banquise

Glaciers, petites calottes

0.01 0.1 1 10 100

Surface (mln km 2)

1E-005

0.0001

0.001

0.01

Equ

ival

ent

0.01

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1

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niv

eau

de m

er (

m)

Pergelisol (cont)

Pergelisol (discont)

Antarctique (Est)

Antarctique (Ouest)Groenlande

Banquise

Glaciers, petites calottes

0.01 0.1 1 10 100

Surface (mln km 2)

1E-005

0.0001

0.001

0.01

Equ

ival

ent

Pergelisol (discont)

0.01

0.1

1

10

100

niv

eau

de m

er (

m)

Pergelisol (cont)

Pergelisol (discont)

Glace de mer (HN)

Glace de mer (HS )

Antarctique (Est)

Antarctique (Ouest)Groenlande

Banquise

Glaciers, petites calottes

0.01 0.1 1 10 100

Surface (mln km 2)

1E-005

0.0001

0.001

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Equ

ival

ent

Pergelisol (discont)

0.01

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1

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niv

eau

de m

er (

m)

Pergelisol (cont)

Pergelisol (discont)

Glace de mer (HN)

Glace de mer (HS )

Antarctique (Est)

Antarctique (Ouest)Groenlande

Banquise

Glaciers, petites calottes

0.01 0.1 1 10 100

Surface (mln km 2)

1E-005

0.0001

0.001

0.01

Equ

ival

ent

Neige (HS)

Neige (HN)

Pergelisol (discont)

0.01

0.1

1

10

100

niv

eau

de m

er (

m)

Pergelisol (cont)

Pergelisol (discont)

Glace de mer (HN)

Glace de mer (HS )

Antarctique (Est)

Antarctique (Ouest)Groenlande

Banquise

Glaciers, petites calottes

0.01 0.1 1 10 100

Surface (mln km 2)

1E-005

0.0001

0.001

0.01

Equ

ival

ent

Neige (HS)

Neige (HN)

Pergelisol (discont)

Glace de lacs et des rivieres- ?

Est-ce qu’ils changent?

Est-ce important pour (moi)?

Mesures

Incertitudes:

échelle spatiale

répétitivité

Etendue, profondeur, structure, volume, vitesse..

répétitivité

surface vs volume

interprétation

Deux types

Grand mais lent

Petit mais rapide

Calottes polaires

Glaciers

Pergélisol

AntarctiqueVitesse d’écoulement de la glace: systèmes glaciaires côtiers

90% de la glace est évacuée par quelques dizaines de glaciers

Importance de leur suivi

Températures (stations météo)

Variations de volume

ERS (1995-2003) Envisat (2002- 2007)

Pine Island Glacier

ERS 58 km 3/an de perte Envisat 53 km 3/an de perte

Antarctique en general: stable

Groenland

Evolution de la fonte

Groenland: augmentation des zones de fonte

Glaciers

Cumulative specific mass balance (left, m/a water equivalent) and cumulative contribution to sea level rise (right, mm) of 7 large regions. Kaser & al., GRL, 2006

Le glacier du Rhône de 1850 à nos jours(9 km de recul)

1850

Flèches rouges:Position en 1850

1870

Flèches rouges:Position en 1850

1914

1925

1985

2005

1 km1 km1 km1 km1 km1 km1 km1 km1 km

Etonbreen (Austfonna, Svalbard): 1987-1998

Surface changes of

555555555

EtonbreenEtonbreenEtonbreenEtonbreenEtonbreenEtonbreenEtonbreenEtonbreenEtonbreen111111111 222222222

444444444333333333

Basin 03Basin 03Basin 03Basin 03Basin 03Basin 03Basin 03Basin 03Basin 03

1 - 1987 April 15-211 - 1987 April 15-211 - 1987 April 15-211 - 1987 April 15-211 - 1987 April 15-211 - 1987 April 15-211 - 1987 April 15-211 - 1987 April 15-211 - 1987 April 15-212 - 1988 July 282 - 1988 July 282 - 1988 July 282 - 1988 July 282 - 1988 July 282 - 1988 July 282 - 1988 July 282 - 1988 July 282 - 1988 July 283 - 1991 July 18-293 - 1991 July 18-293 - 1991 July 18-293 - 1991 July 18-293 - 1991 July 18-293 - 1991 July 18-293 - 1991 July 18-293 - 1991 July 18-293 - 1991 July 18-294 - 1993 July 194 - 1993 July 194 - 1993 July 194 - 1993 July 194 - 1993 July 194 - 1993 July 194 - 1993 July 194 - 1993 July 194 - 1993 July 195 - 1998 March 285 - 1998 March 285 - 1998 March 285 - 1998 March 285 - 1998 March 285 - 1998 March 285 - 1998 March 285 - 1998 March 285 - 1998 March 28

Background image: SPOT4, 28 March 1998

Surface changes of Etonbreen and Basin 03

PeriodChange,

km2Rate,

km2/yr15/04/1987-28/07/1988 -0.75 -0.5828/07/1988-29/07/1991 -3.04 -1.0129/07/1991-19/07/1993 -1.42 -0.7219/07/1993-28/03/1998 -2.25 -0.48

Fonctionnement d’un glacier

Les différentes zones d’un glacier

Glaciers à vidange

Importance d’interprétation correcte

555555555

1 km1 km1 km1 km1 km1 km1 km1 km1 km

EtonbreenEtonbreenEtonbreenEtonbreenEtonbreenEtonbreenEtonbreenEtonbreenEtonbreen111111111 222222222

444444444333333333

Basin 03Basin 03Basin 03Basin 03Basin 03Basin 03Basin 03Basin 03Basin 03

1 - 1987 April 15-211 - 1987 April 15-211 - 1987 April 15-211 - 1987 April 15-211 - 1987 April 15-211 - 1987 April 15-211 - 1987 April 15-211 - 1987 April 15-211 - 1987 April 15-212 - 1988 July 282 - 1988 July 282 - 1988 July 282 - 1988 July 282 - 1988 July 282 - 1988 July 282 - 1988 July 282 - 1988 July 282 - 1988 July 283 - 1991 July 18-293 - 1991 July 18-293 - 1991 July 18-293 - 1991 July 18-293 - 1991 July 18-293 - 1991 July 18-293 - 1991 July 18-293 - 1991 July 18-293 - 1991 July 18-294 - 1993 July 194 - 1993 July 194 - 1993 July 194 - 1993 July 194 - 1993 July 194 - 1993 July 194 - 1993 July 194 - 1993 July 194 - 1993 July 195 - 1998 March 285 - 1998 March 285 - 1998 March 285 - 1998 March 285 - 1998 March 285 - 1998 March 285 - 1998 March 285 - 1998 March 285 - 1998 March 28

Glaciers: recul marqué

Conséquences

Lacs glaciaires: danger de vidange

Eau potable

Bolivie, La Pazavec glaciers: 12 %: 27%sans: déficit de -9 : -25%

Niveau de l ’océan

PergélisolPlusieurs centaines de m de profondeur

Cycle du carbone

Difficile à quantifier par les satellites

Temperature du pergélisol(d’après Merzlotovedeniye, 1981)

satellites

Mission de terrain 2010

Pergélisol: transport

Glace de mer

Neige

Glace de lacs et des rivières

2007: surprenant recul difficilement explicable

Glace de mer: Arctique

Diminution de l’extension de la glace septembre (mesures satellitaires)

Glace de mer: Arctique

Les prévisions les plus pessimistes sont trop

'raisonnables'

Conséquences

100%85%100%

25%

Climat: Mécanisme d’auto-enchaînement = rétroaction positive

Niveau de l ’océan: NON

15% 75%

Glaces

Océan

Transport, navigation

Neige

Etendue, timing - bien dévéloppé

Régime hydrologique, inondationsClimat - albedo, échange sol/atmosphère

Apparition et disparition de la neige (moyenne 1987-2008)

NeigeProfondeur, teneur en eau - beaucoup plus compliqué

Satellite - mesure intégrale. Influence de la taille de grains=> Validation par les mesures de terran

0.7-1.3 mm

2-15 mm

Mission de terrain 2011

2-15 mm

Stratification

Glace de lacs - element dynamique

Conditions de vie pour les mammifieres endemiques

Indicateur du changement climatique

Influence sur la productivité primaire

Champs hydrophysiques et hydrochimiques

Caspian seal (Pusa Caspica)

Ouverture de la route sur glace Ol’khon, 11 Feb, 2004

Touristes sur la glace (lac Baikal)

Navigation, industrie, transport, peche, tourisme

Plateforme petroliere, mer Caspienne

Brise-glace (mer Caspienne)

Glace de lacs et mers interieurs

een

40

80

120

160

200

-Eas

tern

Ara

l - b

lue,

Nor

ther

n A

ral -

red

60

80

100

120

140

160

Nor

ther

n C

aspi

an: W

este

rn -

gre

en, E

aste

rn -

ora

nge

ICE EVENTS DURATION, DAYS

Caspienne

Aral

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

100

120

140

160

180

200

BA

IKA

L (R

ed -

SB

, Gre

en -

MB

, Blu

e -

NB

)

60

80

100

120

140

160

One

ga -

blu

e, L

adog

a P

MW

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ed, L

adog

a A

lti -

gre

0

40

Sou

th-

Bonne rélation avec les observations historiques

Extension/création des séries temporelles

Technique multi-satellitaire: timing, éténdueLadoga

Onega

Baikal

Glace de rivieres

Influence de latitude

Novosibirsk reservoir

Tom'

ChulymVakhIrtysh

Kazym

Ice break-up

Ice freeze-up

100

110

120

130

Ice

bre

ak-u

p d

ay

350

360

day

280

ys

Belogorye

Salekhard

Middle Ob'

Novosibirsk

Mais aussi des reservoirs et confluents

Open water period

0 500 1000 1500 2000 2500

Distance, km

(0 - the most northern point)

320

330

340

350

Fre

eze-

up

200

220

240

260

Ope

n w

ater

per

iod,

da

y

Fleuve Ob’ (T/P): dates de fonte et apparition de l a glace, et la durée de la glace

Nizhnee Nizhnee Nizhnee Nizhnee Nizhnee Nizhnee

Anneaux de glace

1999 04 18 2003 04 20 2005 04 24 2008 04 22

2009 04 15

Radius about 2.3 - 2.9 km

Krestovskiy Cape

Nizhnee Izgolovye Cape

Southern Baikal

1500 m1500 m1500 m1500 m1500 m1500 m1500 m1500 m1500 m

1000 m1000 m1000 m1000 m1000 m1000 m1000 m1000 m1000 m

500 m500 m500 m500 m500 m500 m500 m500 m500 m

1000 m1000 m1000 m1000 m1000 m1000 m1000 m1000 m1000 m

500 m500 m500 m500 m500 m500 m500 m500 m500 m

Selenga riverSelenga riverSelenga riverSelenga riverSelenga riverSelenga riverSelenga riverSelenga riverSelenga river

Nizhnee Nizhnee Nizhnee Nizhnee Nizhnee Nizhnee Nizhnee Nizhnee Nizhnee Izgolovye Izgolovye Izgolovye Izgolovye Izgolovye Izgolovye Izgolovye Izgolovye Izgolovye CapeCapeCapeCapeCapeCapeCapeCapeCape

Turka settl.Turka settl.Turka settl.Turka settl.Turka settl.Turka settl.Turka settl.Turka settl.Turka settl.

Krestovskiy CapeKrestovskiy CapeKrestovskiy CapeKrestovskiy CapeKrestovskiy CapeKrestovskiy CapeKrestovskiy CapeKrestovskiy CapeKrestovskiy Cape

AngaraAngaraAngaraAngaraAngaraAngaraAngaraAngaraAngara river river river river river river river river river

Kadilniy CapeKadilniy CapeKadilniy CapeKadilniy CapeKadilniy CapeKadilniy CapeKadilniy CapeKadilniy CapeKadilniy Cape

Ol'khonskiye Vorota Ol'khonskiye Vorota Ol'khonskiye Vorota Ol'khonskiye Vorota Ol'khonskiye Vorota Ol'khonskiye Vorota Ol'khonskiye Vorota Ol'khonskiye Vorota Ol'khonskiye Vorota StraitStraitStraitStraitStraitStraitStraitStraitStrait

2008 04 22

2009 04 24

Radius about 1.9 km

Radius about 2.8 km

Turka region

2009 04 24

2009 04 20 SPOT

Radius about 2.1 km

2009 04 25 ISS

Ce n’est pas de l’eau!

Beaucoup de changements, impact sur le climat et l ’ homme

Continuer les observations, mieux comprendre les pr ocessus

Coopération internationale, multidisciplinaire