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Dossier

Le rôle de la cryosphère sur le climat

Les glaces de mer, les glaciers de montagne, la neige continentale ou les calottes polaires sont à la fois des acteurs du climat et des témoins de l’évolution actuelle et passée. Acteurs, principalement par leur forte capacité à réémettre l’énergie reçue par le Soleil et donc à refroidir leur environnement. Témoins, car la moindre fluctuation climatique se traduit à plus ou moins long terme sur leur bilan, leur volume ou leur surface.

Les surfaces englacées ou enneigées représentent, en fonction de la saison, entre 40 et 85 millions de km², soit entre 7 et 17 % de la surface de la Terre. En termes de volume, les calottes polaires et les glaciers représentent, répandus sur la surface de tous les océans, une couche de plus de 70 m d’épaisseur. D’un point de vue climatique et hydrologique, tous ces éléments de ce que l’on appelle la cryosphère ont un rôle capital. Ils influent sur le climat de différentes façons, directement ou indirectement.

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Champ de glace de mer en Antarctique (© Legos – Benoît Legrésy)
Aujourd’hui, les surfaces recouvertes de glace ou de neige représentent des dizaines de millions de kilomètres carrés extrêmement fragiles qui réagissent au moindre changement climatique.

D’abord via leur albédo (Voir en bas de page) : toute variation de l’étendue de la surface englacée ou enneigée va avoir par rétroaction (processus automatique de réajustement) un effet sur le climat. Ensuite, par la très forte chaleur latente de la neige et de la glace : en fondant celles-ci absorbent beaucoup de calories, ce qui a pour effet de refroidir le climat et implicitement au printemps d’allonger la saison. Viennent d’autres effets qui agissent indirectement sur le climat. La quantité d’eau douce renfermée dans ces grands réservoirs, lorsqu’ils sont continentaux, peut potentiellement modifier la circulation des masses d’eau océaniques et donc le transport de chaleur. Le cycle des glaces de mer perturbé modifie toutes les interactions entre l’océan et l’atmosphère, la température et la salinité et, par conséquent, la circulation des masses d’eau. L’eau libérée par la fonte des glaces continentales contribue également aux variations du niveau de la mer. Ces différents éléments sont aussi des témoins très sensibles de l’évolution du climat soit parce qu’ils sont à la limite climatique de leur stabilité, comme certains glaciers de montagne, soit parce qu’ils sont situés en Arctique où le réchauffement climatique est beaucoup plus intense qu’ailleurs. Regardons l’état actuel de ces différents éléments de la cryosphère.

Le chaud et le froid

Depuis plusieurs millions d’années, le climat de la Terre a connu une alternance de périodes glaciaires et interglaciaires. Les périodes froides, qui ont duré chacune plusieurs dizaines de milliers d’années, ont été entrecoupées par de courtes périodes chaudes ne durant en général que quelques milliers d’années. Cette alternance s’est reproduite avec un cycle de l’ordre de 100 000 ans. La période chaude dans laquelle nous vivons a commencé il y a environ 10 000 ans.

Pendant les périodes froides, c’est-à-dire la majeure partie du temps, d’immenses calottes de glace recouvraient le nord de l’Amérique (les Laurentides) et de l’Eurasie (la Fennoscandie). Comme de grandes quantités d’eau étaient stockées sous forme de glace, le niveau des mers était alors plus bas. Par exemple, il y a 20 000 ans, au dernier maximum glaciaire, on estime que le niveau des mers était 120 m plus bas qu’actuellement. L’Amérique et l’Asie n’étaient alors plus séparées par le détroit de Bering, et ceux qui allaient devenir les Amérindiens ont pu migrer, à pied sec, d’un continent à l’autre. Certaines calottes n’ont pas survécu au réchauffement qui s’est produit depuis ; d’autres comme l’Antarctique et le Groenland existent encore car elles bénéficient d’une situation géographique plus propice. La cause initiale de cette alternance est la variation de la quantité d’énergie solaire arrivant sur Terre (l’insolation) associée à des mécanismes amplificateurs parmi lesquels les calottes glaciaires jouent un rôle certain

LE RÉCHAUFFEMENT DE L’ARCTIQUE

L’étendue du manteau neigeux hivernal ou des glaces de mer est extrêmement variable : à l’échelle de la saison, l’étendue des glaces de mer varie de 7 à 14 millions de km2, celle du manteau neigeux boréal de 1 à 50 millions de km², et d’une année sur l’autre, ces minima et maxima peuvent fluctuer de près de 1 million de km2. Les mesures satellite de radiométrie effectuées depuis 1978 montrent une diminution actuelle moyenne de 37 000 km2 par an des glaces de l’Arctique, soit quelques pour cent de leur surface par décennie. Cette diminution est particulièrement prononcée au mois de septembre : depuis les années 1980, les mois de septembre ont perdu près de 2 millions de km² de glace. Il est probable que cette diminution est imputable au réchauffement climatique actuel, mais quelle qu’en soit la raison exacte ceci contribue, par les effets de rétroaction mentionnés, au réchauffement de l’Arctique. On estime qu’un tiers du réchauffement global vient du réchauffement de l’Arctique. En ce qui concerne le manteau neigeux, ce qui est notable est que la date de sa disparition avance d’environ un jour tous les quatre ans. Les printemps des grandes plaines boréales sont de plus en plus précoces.

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Évolution de la topographie de l’Antarctique (© Legos – Benoît Legrésy)
L’augmentation (en rouge sur l’image) ou la diminution (en bleu) des reliefs de l’Antarctique est la conséquence des différentes variations du climat au cours des siècles. On les observe grâce au satellite ERS 2.

À cause des effets de rétroaction, cette diminution des glaces de mer et des périodes d’enneigement peut s’accélérer dans le futur, accentuant à son tour le réchauffement déjà avéré de l’Arctique.

Le volume des glaces continentales est le second paramètre à surveiller. Hélas ! ce volume stricto sensu reste encore très difficile à mesurer : les ondes électromagnétiques pénètrent faiblement dans le manteau neigeux des calottes polaires et encore moins dans la glace plus chaude des glaciers continentaux. Les mesures utilisées, notamment à partir de capteurs basse fréquence, n’ont pas la finesse permettant le suivi précis de l’évolution de l’épaisseur. On cherche donc à suivre l’évolution de la surface, par topographies successives, ou celle de la masse, par gravimétrie (voir en bas de page).


Lexique

Albédo : Capacité d’une surface à réémettre ou à absorber l’énergie reçue par le Soleil. Retour au texte

Gravimétrie : Mesure de la masse par la perturbation du champ de gravité qu’elle induit.
On ne l’utilise que pour les objets très lourds (rochers, glaciers…). Retour au texte

En savoir plus

Voir également : la galerie « Glace, banquise et icebergs »

Livres

  • André M.-F. (ss dir.), Le Monde polaire. Mutations et transitions, coll. « Carrefours », Ellipses, 2005.
  • André M.-F., Godard A., Les Milieux polaires, coll. « U », Armand Colin, 1999.
  • Rémy F., L’Antarctique. La Mémoire de la Terre vue de l’espace, CNRS éditions, 2003.

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