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Les variations des calottes polaires et l'élévation du niveau de la mer

Dossier - Mesure des variations du niveau des océans
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La mesure du niveau de la mer et de ses variations permet de déterminer le niveau moyen de la mer qui est sans doute le meilleur indice que l’on puisse avoir du changement climatique.

  
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Ce sont les techniques de télédétection (aéroportées ou satellitaires) qui ont permis depuis une vingtaine d'années d'avoir un nouveau regard sur les variations de masse des calottes glaciaires du Groenland et de l'Antarctique. L'altimétrie satellitaire sur orbite polaire (ERS-1/2, Envisat), les altimètres laser aéroportés ou spatiaux (IceSat depuis 2003) permettent un suivi de l'évolution du niveau des calottes polaires et donc de leur volume.

Quelle est la part de la fonte des calottes glaciaires dans l'élévation du niveau de la mer ? © DR

Les techniques d'étude des variations des calottes polaires

L'interférométrie appliquée aux radars à ouverture synthétique embarqués sur satellite (ERS1/2...) fournit des mesures de l'écoulement des glaciers et donc de leur décharge dans l'océan pour peu que l'on connaisse l'épaisseur du glacier. On arrive ainsi à estimer le bilan net de masse des calottes polaires. Le satellite gravimétrique Grace fait de son côté depuis 2003 la mesure directe du bilan de masse total des calottes glaciaires arctique et antarctique.

Les résultats obtenus

Chacune des techniques a ses propres incertitudes : les mesures de Grace par exemple doivent être corrigées du GIA ; correction particulièrement sensible pour l'Antarctique où le signal « GIA » est du même ordre de grandeur que celui de la variation de masse glaciaire. Néanmoins les résultats obtenus s'accordent assez bien et montrent très clairement une accélération de la perte de masse des calottes polaires durant la dernière décennie.

Accélération qui fait que la contribution de la fonte des calottes polaires à l'élévation du niveau de la mer est de plus en plus importante.

Accélération qui fait aussi que le GIEC dans son quatrième rapport (2007) prévient que la contribution des calottes polaires aux scénarios d'élévation du niveau de la mer qu'il projette à l'horizon 2100 (entre 18 et 51 cm) pourrait être beaucoup plus importante (jusqu'à 1 mètre) en cas d'accélération de l'écoulement vers la mer des glaciers, comme les observations récentes le montrent.

Causes proposées et bilan des observations

Deux processus sont invoqués.

Évolution des calottes polaires (Antarctique et Groenland) depuis 2003 déduite de Grace (en gigatonnes). © Velicogna 2009 GRL( Geophysical Research Letter)

D'abord la « lubrification » du soubassement rocheux du fait de l'infiltration de l'eau fondue en surface en été via les crevasses. C'est surtout semble-t-il valable pour le Groenland. Ensuite la « cassure » de l'extrémité flottante des glaciers sur l'océan (ice shelf) qui favorise leur écoulement. Cassure due à la fragilisation de l' « ice shelf » au contact d'une eau de mer qui s'échauffe provoquant une fonte du glacier à sa base et la cassure qui libère de la place pour l'écoulement du glacier en amont.

Le bilan est le suivant : de 1993 à 2003 la contribution totale des calottes polaires à l'élévation du niveau de la mer était de 0,4 mm/an (à égalité 0,2 pour le Groenland et l'Antarctique) soit à peu près 13 % du total. Elle a plus que doublé par la suite : 1,1 mm/an (0,4 pour le Groenland, 0,7 pour l'Antarctique) de 2003 à 2009 soit alors 40 % du total (2,6 mm/an). Parallèlement, on l'a vu l'expansion thermique chutait de 1,6 mm/an (près de la moitié du total) à 0,6 mm/an, soit 15 % seulement du total.