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Le rôle des glaciations

Dossier - Les variations du niveau de la mer
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Les variations du niveau de la mer : un sujet transdisciplinaire, qui concerne les géologues, les climatologues, les biologistes mais aussi les géographes et les politiques.

  
DossiersLes variations du niveau de la mer
 

Pourquoi la mer monte aujourd'hui ? A cause du réchauffement climatique, qui entraîne une dilatation thermique de l'océan et un apport croissant d'eau de fonte des glaciers (Figure 7).

Figure 7 : Diminution de l’extension de la calotte groenlandaise entre 1992 et 2002.

Légende : D'après les études compilées dans le rapport du GIEC (Groupe Intergouvernemental d'Etude du Climat) en 2007, la contribution de la fonte de tous les sols glacés, glaciers de montagne et inlandsis est de l'ordre de 1,5 millimètre par an sur les 10 dernières années, ce qui représente environ 50% de la hausse du niveau marin observée sur cette période (50% étant dus par ailleurs à la dilatation thermique des océans). Le volume total d'eau stocké dans la calotte polaire groenlandaise représente 7 m en termes de niveau marin (ce dernier s'élèverait de 7 m si toute la calotte fondait). Le volume équivalent de la calotte antarctique représente 60 m en termes de niveau marin (mais actuellement cette calotte ne fond pas partout et a même tendance à croître en plusieurs endroits). Le volume équivalent de tous les glaciers de montagne et pergélisols n'excède pas 50 cm. Carte extraite de Arctic Impacts of Arctic Warming, Cambridge Press, 2004.

Selon les estimations, le niveau de la mer aura monté de 40 cm à 1m à la fin du XXIe s (Figure 8).

Figure 8 : Evolution du niveau marin au XXIe siècle d’après les modélisations du GIEC.

Légende : Des centaines de spécialistes dans le monde travaillent à la modélisation du climat futur, à partir des archives du climat dans le passé récent. Il s'agit de modéliser l'effet de l'ajout de gaz à effet de serre sur le bilan radiatif de la Terre, selon différents scénarios - A1 : forte croissante démographique aux standards énergétiques actuels (FI : énergies fossiles et T : énergies renouvelables) ; B1 : idem mais avec une convergence mondiale accélérée des changements technologiques ; B2 : situation avec une croissance démographique plus lente-. Les calculs génèrent toute une série de paramètres dont le niveau marin. De nombreux laboratoires utilisant des codes de calcul différents comparent leurs résultats (ce qui contribue à la largeur des barres d'erreur). Extrait du rapport du GIEC 2001.

En comparaison de la profondeur moyenne de 4km qui est celle des océans, et de l'altitude moyenne des continents qui est de 1 km, une montée de quelques centimètres peut paraître insignifiante. Pourtant, un être humain sur 5 vit dans la frange côtière, en particulier dans les zones basses (car les plaines côtières sont les plus fertiles). Certains états vont voir leur surface diminuer sensiblement dans les prochains siècles (comme le Bangladesh par exemple), voire totalement disparaître, à l'instar de l'état des Tuvalu dans l'océan Pacifique (Figure 9).

Figure 9 : L’état de Tuvalu, dans l’océan Pacifique central, est constitué de 9 atolls dont l’altitude est proche de zéro, comme c’est le cas de tous les atolls.

Légende : Sa submersion est relativement proche à l'échelle humaine, si l'on se réfère aux modélisations actuelles de l'évolution du niveau marin au XXIe siècle. Les atolls sont des récifs construits au sommet de volcans sous-marins. A l'échelle des temps géologiques, ils marquent le passage -inéluctable- de ces volcans sous la surface de la mer. La montée actuelle du niveau de la mer ne fait qu'accélérer ce processus géologique.

Il faut quand même dire qu'en ce qui concerne les atolls, à l'échelle des temps géologiques, leur submersion est généralement inéluctable et totalement indépendante de la montée actuelle du niveau marin global. Pour les atolls du Pacifique, c'est simplement l'effet de la tectonique des plaques. Par exemple, entre les volcans actifs d'Hawaï et les Monts Empereur submergés au large des Aléoutiennes, c'est toute cette histoire de la vie et de la mort des volcans sous-marins « de point chaud » qui est enregistrée (Figure 10).

Figure 10 : Certains volcans dits « de point chaud » ont une origine très profonde, dans le manteau terrestre.

Légende : Ils fonctionnent au moment où la plaque lithosphérique qui les porte est à la verticale du « point chaud » et que celui-ci est actif. Ils « s'éteignent » quand ils sont décalés du point chaud par le déplacement de la plaque, lié à l'expansion du plancher océanique. Les volcans jeunes, comme Hawaï, ont un sommet qui peut atteindre 3000 m au-dessus du niveau de la mer. Dès lors que leur activité cesse, ils peuvent être nivelés en quelques millions d'années. Dans les millions d'années qui suivent, les plateaux volcaniques arasés s'enfoncent sous les eaux du fait de la contraction liée au refroidissement de la croûte océanique qui les porte. Ils sont alors colonisés par des coraux et deviennent des atolls. Tant que les coraux se développent, ils « rattrapent » la surface de la mer. Mais, toujours à cause de la tectonique des plaques, les atolls du Pacifique migrent lentement vers les hautes latitudes. Quand ils arrivent dans les eaux froides, les écosystèmes coralliens meurent et les atolls sont alors submergés, transformés en monts sous-marins qui ne peuvent être détectés que sur des cartes bathymétriques...

Le réchauffement climatique peut avoir des conséquences aggravant la montée du niveau de la mer (Figure 11).

Figure 11 : Inondation au Bengladesh.

Légende : La montée des eaux est liée aux pluies diluviennes de la période estivale, et non pas directement à la montée du niveau de la mer. Mais l'amplification de la mousson est une autre conséquence du réchauffement du climat. Dans le delta du Bengale, les rivières coulent pratiquement au niveau de la plaine, qui est elle-même au niveau de la mer. Image extraite du site web de la Fédération de la Croix Rouge.

Mais attention, toutes les inondations catastrophiques ne sont pas liées à cette évolution (Figure 12) !

Figure 12 : Traces laissées à Banda Aceh (Indonésie) par le tsunami de 2004.

Légende : Une avalanche sous-marine géante provoquée par un séisme a créé une onde de choc qui s'est propagée en quelques heures dans l'Océan Indien, levant sur son passage une vague de plusieurs mètres. Cette montée brutale et temporaire du niveau marin n'a quant à elle pas de relation directe avec le changement climatique. Photo extraite du site web du journal The Guardian.

Si le réchauffement climatique est responsable de la montée actuelle du niveau de la mer, on peut se demander si les glaciations n'auraient pas produit l'effet inverse... Eh bien si! Quand les calottes de glace étaient très développées, le niveau marin était plus bas. On retrouve en mer la trace d'anciens rivages à 120 m sous le niveau actuel qu'on sait aujourd'hui relier à chacune des grandes poussées glaciaires enregistrées depuis 1 million d'années (Figure 13). Si toutes les glaces qui restent aujourd'hui sur les continents fondaient, le niveau de la mer monterait de 30 m.

Cliquez pour agrandrir le dessin Figure 13 : Stratigraphie des dépôts quaternaires du Golfe du Lion.

Légende : Cet enregistrement acoustique montre une coupe verticale des couches déposées depuis un million d'années. Un forage récent a confirmé que les dépôts figurés en jaune correspondent à des dépôts côtiers formés lors de bas niveaux marins à -120 m. Tous ces dépôts peuvent s'empiler grâce à un enfoncement progressif de la marge du Golfe du Lion. Ces cycles de « régression-transgression » de la mer sont corrélés à des cycles « glaciaire-interglaciaire » enregistrés dans les fluctuations de la composition isotopique de l'oxygène de l'eau de mer, et dont on peut dériver une courbe des variations du niveau marin. Cette courbe est représentée à droite avec les points correspondants aux derniers bas niveaux marins enregistrés dans les couches. Document modifié de la thèse de Marina Rabineau, UBO-CNRS.

On sait aussi grâce aux dépôts laissés par les glaciers, les lacs et les rivières jusqu'où s'étendait la calotte de glace qui recouvrait l'Europe il y a 20 000 ans et quel était le paysage dans lequel ont vécu les Hommes de cette époque (Figure 14).

Figure 14 : Carte des paléoenvironnements en Europe lors du dernier maximum glaciaire il y a 20 000 ans.

Légende : Le niveau de la mer était 120 m plus bas, les Hommes chassaient le mammouth dans les steppes du fond de la Mer du Nord et traversaient la Manche à pied. Les lœss sont des sables très fins érodés par le vent sur les plateaux périglaciaires et au lit des rivières (car dans les conditions glaciaires le couvert végétal et les sols qui protègent de l'érosion étaient très peu développés en Europe occidentale). Carte reprise du site web de l'Université de Liège.

Depuis toujours il y a eu sur Terre des variations du climat entraînant parfois des glaciations, à cause des variations d'insolation qui suivent des cycles de 20 000 à 100 000 ans liés aux variations cycliques de l'inclinaison de l'axe des pôles sur le plan de l'orbite terrestre (cycles de Milankovitch). Mais seules quelques grandes glaciations ont laissé des traces très fortes dans la mémoire stratigraphique.

Les glaciations n'ont pas partout le même effet sur le niveau marin. Sous les calottes polaires, à cause du poids de la glace (3 km encore actuellement), les continents s'enfoncent. Quand la glace fond, ils remontent comme des bouchons. Ce mouvement compense et même dépasse localement la montée du niveau marin liée à la fonte des glaces. En Scandinavie, c'est ce qui explique la présence aujourd'hui à 400 m d'altitude de plages datées à -12 000 ans. Les paysages de fjords montrent la violente érosion subie par le continent au moment de son émersion  (Figure 15).

Figure 15 : Fjord du Saguenais, Québec.

Légende : Les variations glaciaires du niveau de la mer enregistrées sur les continents sont très différentes selon les zones. Ici, dans l'Arctique, on était sous une calotte de glace il y a 20 000 ans. Son poids était tel que le plancher glaciaire s'était enfoncé de plusieurs centaines de mètres. Quand la glace a fondu, le plancher est remonté, comme du béton précontraint, beaucoup plus vite et plus haut que le niveau marin... Les rivières glaciaires, émergeant brutalement, ont alors creusé les fjords. Photo extraite du site web de l'office du tourisme du Québec.