F ICHE n°21

INTERNAT IONAL POL AR FOUNDAT ION

Les effets du réchauffement sur La banquise et Les caLottes gLaciaires de L’arctique et de L’antarctique

HIstoIrEGéoGrapHIE

éConomIE LanGuEs pHysIquECHImIE

BIoLoGIEsVt

tECHnoLoGIE

Depuis trois ou quatre décennies, les régions polaires connaissent un réchauffement sévère, à l’origine

d’importants bouleversements pour les écosystèmes de ces milieux fragiles. Pour l’instant, des deux

pôles, l’Arctique semble davantage touché par le réchauffement global puisque la banquise estivale

et la calotte de glace du Groenland y fondent à un rythme accéléré. En revanche, l’imposant

inlandsis qui recouvre l’Antarctique, assure au continent blanc une inertie thermique importante,

qui semble modérer pour l’instant la fonte des glaces. Seul l’ouest du continent et en particulier la

Péninsule antarctique commence à expérimenter cet inévitable dégel.

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1) Menace tangible sur la banquise estivale arctique

Le système climatique est une machine complexe régulé par les courants atmosphériques, océaniques et la disposition des masses continentales. Cette machine semble plus complexe encore dans les régions polaires, où la banquise joue un rôle important dans le contrôle des échanges énergétiques. En effet, si la couche de glace est importante, elle constitue alors un excellent isolant entre l’atmosphère et l’eau de mer. Si l’air est donc capable de se refroidir très rapidement, jusqu’à des températures extrêmes de -40°C, l’eau de mer, en revanche, possède une inertie thermique plus grande, elle mettra davantage de temps pour atteindre une température minimum voisine de -2°C environ, où la glace se forme par solidification. Au cours des quarante dernières années, con-jointement au réchauffement extrême de la région arctique, (+1,2°C, soit 2 à 3 fois la valeur moyenne de la planète), la fonte des glaces semble s’être fortement accélérée avec une réduction continue de la superficie occupée par la banquise ainsi qu’un amincissement sévère de son épaisseur.

Dans les régions polaires, on distingue deux types de banquise : la banquise pérenne et la banquise saisonnière. La première correspond à la surface minimale de glace qui persiste après la fonte estivale et se maintient durant plusieurs années. Depuis 1978, sa superficie s’est réduite de 2,7 % en moyenne par décennie (voir figure 2).

La seconde se forme durant l’hiver, lorsque le froid intense de l’air amène l’eau de mer à geler en surface. On parle alors de banquise hivernale, il s’agit d’une ceinture de glace de mer, mince et

fragile qui s’élargit en périphérie. Durant les trente dernières années, la superficie de cette banquise a baissé de 7,4 % par décennie avec des reculs records en 2002 et 2003. Ceci a amené les sci-entifiques à conclure à une possible disparition complète de la banquise estivale d’ici 2050 et peut-être même avant cela !

Plus encore que l’extension, l’épaisseur de la glace semble également lourdement affectée par le réchauffement rapide : ce douloureux constat, établi dans les années 1990 par une équipe de chercheurs de l’Université de Washington, révèle une épaisseur moyenne de la banquise pérenne devenue inférieure à deux mètres (au lieu des 3 mètres habituels), dans tout le centre du bassin arctique, soit un déclin de 40% par rapport aux valeurs moyennes. Cet amincissement induit implic-itement un rajeunissement de la glace pérenne.

Dans son dernier rapport de 2007, le groupe du GIEC émettait encore certaines réserves quant au rôle exact, joué par le réchauffement climatique d’origine strictement humaine, sur la tendance de fonte des glaces de l’Arctique. S’il y a peu de doute sur son implication dans le phénomène observé, les proportions attribuables à chacune des deux sources sont encore incertaines et nécessitent donc des précisions. Autrement dit, celle-ci est-elle en grande partie, voire totalement imputable aux per-turbations anthropiques ? A ce jour, les avis sont encore partagés parmi la communauté scientifique et c’est ainsi qu’une exploitation plus avancée des mesures du programme DaMOcles, acronyme anglais pour “Developing Artic Modeling and Observing Capabilities for Long-Term Environ-mental Studies”, laisse présager à davantage de précisions sur ce point précis.

2

1

3

1Figure 1

Abaissement du pouvoir réfléchissant (albédo) de la surface avec la fonte des glaces en régions polaires.

1

Rayonnement solaire incident 2

Rayonnement réfléchi par la surface recouverte de glace et de neige (avant la fonte) où les valeurs d’albédo sont élevées => pouvoir réfléchissant important !

3

Rayonnement réfléchi par la surface recouverte de glace et de neige (en cours de fonte) où les valeurs d’albédo sont en baisse en raison de la présence de chenaux d’eaux libres sombres=> pouvoir réfléchissant moins important !

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www.educapoles.org

Jusqu’où ira la fonte ? Pour mieux cerner la menace qui plane actuellement sur l’océan Arctique, les sci-entifiques de l’ACIA se basent sur différents scénarii du GIEC. Selon ces derniers, la fourchette de réchauffement moyen à envisager pour l’Arctique d’ici la fin du 21e siècle, s’échelonnera entre 2,7 et 7,8 C°. Cette hausse des températures sera la plus marquée en hiver, dans le centre et l’est du bassin arctique avec, sans doute, un sévère recul des glaces (cf. fiche n°22 pour les implications économiques). Enfin, les études réalisées par les glaciologues sur la banquise ont montré qu’en dessous d’une masse critique de glace, la fonte de la banquise peut s’emballer par auto-amplification (rétroaction positive). Habituellement, la glace réfléchit davantage de lumière solaire que les milieux sombres, elle s’oppose donc au réchauffement et on dit que l’albédo de la glace pluriannuelle est le plus élevé (de 30 à 80% suivant la présence ou pas d’une couverture de neige en surface), celui de la mer oscille de 5 à 15% (voir figure 3). L’amincissement de la glace de mer abaisse l’albédo de la banquise, celle-ci absorbe alors davantage d’énergie solaire et fond d’autant plus rapidement. La fragile pellicule de glace se fracture plus facilement sous l’effet de la houle, elle forme des polynies.

2) les calOttes pOlaires Du grOenlanD et De l’antarctique au cœur Du changeMent cliMatique

Les calottes polaires sont les premiers enregistreurs des changements climatiques terrestres. Depuis plusieurs décennies, les climatologues mesurent avec attention l’influence de ces masses de glace sur le climat du Globe. Contrairement à la disparition

progressive de la banquise qui n’entraînerait pas de hausse du niveau marin, une fonte, même partielle, des calottes terrestres contribuerait sig-nificativement à la remontée de celui-ci. En effet, selon le principe d’Archimède, le volume d’eau déplacé par la glace flottante est sensiblement comparable au volume occupé par celle-ci. Or, à densité plus ou moins égale (la banquise se forme à partir d’eau salée), les masses sont très proches et l’effet de hausse du niveau marin par fonte de la banquise reste insignifiant. En revanche, si les calottes terrestres venaient jamais à disparaître, en partie ou en totalité, cet apport en masse d’eau douce s’ajouterait au volume des océans, ce qui impliquerait une élévation du niveau marin et une modification de la salinité. D’ici la fin du siècle, les principales craintes se portent sur le maintien des inlandsis groenlandais et de la Péninsule antarctique ainsi que des petits glaciers de l’Arctique.

Il faut également mentionner que le facteur prépon-dérant de la hausse du niveau des mers sera dû à la dilatation de eaux océaniques, par effet d’expansion thermique, suite au réchauffement global des masses océaniques (des masses d’eaux chaudes occupent davantage de volume que des masses d’eaux froides). A lui seul, cet effet expli-querait un tiers de la hausse observée.

Enfin, signalons que nous sommes encore aux prémisses des études de bilan en masse de l’inlandsis antarctique et que d’importantes incertitudes persistent sur l’ampleur du phénomène. Toutefois, les décrochements de gigantesques plateformes (ex. Larsen B), ces dix dernières années, nous laissent penser que l’ouest du continent commence lui aussi à expérimenter le réchauffement.

(%)Figure 2

Rétrécissement de la banquise arctique et antarctique suite au réchauffement des régions polaires.

a

Extension de la glace de mer de l’Arctique en 1979

b

Extension de la glace de mer de l’Arctique en 2002

c

Extension de la glace de mer de l’Antarctique en 1979

d

Extension de la glace de mer de l’Antarctique en 2002

Figure 3

Valeurs d’albédo des surfaces rencontrées dans le milieu arctique (en valeurs de pourcentage réfléchi de la radiation solaire incidente).

1

Neige sèche

2

Neige humide

3

Glace à nu

4

Nouvelle zone de fonte (étang ou chenal récemment formés)

5

Zone de fonte mature (étang ou chenal anciens)

6

Zones ouvertes d’eaux libres sombres

% of radiation reflected

80

60

40

20

100

0 1 2 3 4 65

3

Northern Hemisphere, average sea ice extent 1979-2003

Southern Hemisphere, average sea ice extent 1979-2002

Northern Hemisphere, average sea ice extent 1979-2003

Southern Hemisphere, average sea ice extent 1979-2002

Northern Hemisphere, average sea ice extent 1979-2003

Southern Hemisphere, average sea ice extent 1979-2002

Northern Hemisphere, average sea ice extent 1979-2003

Southern Hemisphere, average sea ice extent 1979-2002

a b

dc

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Ce t te f i che Savo i r n°21 fa i t r é fé rence aux f i ches su i van tes : 9 22 23

Web :Découvrez les an imat ions “la banquise” e t ”les icebergs” a ins i que le doss ie r pédagogique “les régions po la i res” su r eDucapOles , le s i te éduca t i f de la fondat ion po la i re in te rna t iona le ( I PF )

http://www.educapoles.orgPour davan tage d’ in fo rmat ions su r le p rogramme DaMOcles :

http://www.insu.cnrs.fr/a2385,premiers-resultats-damocles.html

gLossaire :acia : Acronyme anglais pour “Arctic Climate Impact Assessment”

albédo : n.m. Phys. – Rapport entre le rayonnement solaire incident et

le rayonnement solaire réfléchi par une surface vers l’espace. Sa valeur

varie entre zéro (pour un corps dit “noir”, c’est à dire qui absorbe totale-

ment le rayonnement) et 1 (dans le cas où le rayonnement reçu est inté-

gralement renvoyé : miroir parfait). Par exemple, l’albédo de la glace est

proche de 0,3 alors que celui de la neige peut dépasser 0,8.

banquise pérenne ou pluriannuelle : n.f. Glacio. - Etendue de mer gelée

se formant lorsque la température de l’eau de mer descend en dessous

de -1,8°C. Elle atteint en moyenne une épaisseur de 2 à 3 mètres, sans

compter la neige qui s’y accumule en surface, parfois une dizaine de

mètres au niveau des zones de compression. Le centre des bassins des ré-

gions polaires correspond au noyau central de glace de mer qui persiste

après la fonte estivale et subsiste durant plusieurs années.

expansion thermique : n.f. Chim. - Pour un corps gazeux ou liquide,

augmentation de volume à pression constante suite à une élévation de

température ou à une variation de densité. Dans le cas des océans, elle

est due au réchauffement de ceux-ci.

polynie : n.f. Glacio. - Chaos de plaques de glace fracturées qui sont

séparées par des chenaux libres de glace ou couverts d’une mince pel-

licule de glace au milieu de la banquise plus épaisse. D’une année à

l’autre, les polynies occupent plus ou moins la même place, elles peuvent

atteindre plusieurs centaines de km² de superficie, comme en mer de

Weddell (Antarctique).

principe d’archimède : n.m. Phys. - Tout corps plongé dans un liquide (ou

un gaz) subit une poussée, qui s’exerce de bas en haut, et qui est égale

au poids du volume de liquide déplacé.

rétroaction positive : n.f. Phys. - Action en retour d’un effet sur le dispositif

qui lui a donné naissance ( feedback en anglais). Une rétroaction posi-

tive amplifie le phénomène : par exemple, la fonte de la glace, diminue

l’albédo moyen en surface, ce qui accroît l’absorption de chaleur et ac-

célère le phénomène de fonte.

salinité (de l’eau de mer) : n.f. Chim. - Quantité de sels dissous dans

l’eau de mer. Depuis 1978, la salinité est officiellement mesurée à partir

d’échantillons d’eau de mer à 15°C, sous une pression atmosphérique

standard. La salinité moyenne de l’océan mondial est de 35 gr de sels

divers (chlorure de sodium essentiellement) par kg d’eau de mer.

scénarii du giec (ipcc en anglais) : n.m. Climato. - Prévisions de

l’évolution possible pour divers paramètres climatiques au cours de 21e

siècle, dans le but de prévoir l’ampleur des changements climatiques

d’origine humaine. Ces scénarii tiennent compte des quantités futures de

CO2 et autres gaz à effet de serre émis par l’homme, en se basant sur les

conditions socio-économiques futures.

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