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Carottages dans les calottes de glace

Dossier - Au cœur de la glace, les secrets du climat
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Pour mieux comprendre le climat de la Terre, rien de tel que l'analyse des glaces dans les calottes polaires (en Antarctique et au Groenland) mais aussi dans les glaciers. Partez au cœur de la glace, à la découverte des secrets du climat.

  
DossiersAu cœur de la glace, les secrets du climat
 

L'analyse des glaces obtenues par carottage -- dans les calottes polaires (en Antarctique et au Groenland) ainsi que dans les glaciers -- est une discipline scientifique récente. Elle s'est révélée déterminante pour la compréhension du climat de la Terre et celle de son évolution sous l'influence des facteurs naturels et anthropiques.

Des carottages réalisés dans les calottes de glace permettent de mieux comprendre le climat de la Terre. Ici, un paysage de glace. © River34, Shutterstock

Les calottes de glace, qui forment nos grandes réserves d'eau douce, constituent des archives uniques de l'environnement passé. Dans les régions les plus froides, les neiges, préservées et accumulées parfois depuis des centaines de milliers d'années, conservent la mémoire des conditions climatiques de leur époque.

Sites des forages couvrant au moins les derniers 20.000 ans en Antarctique. Le site de Vostok a fourni des échantillons remontant à 400.000 ans ; au-delà, on atteint un lac sous-glaciaire, puis le socle rocheux sous-jacent. © DR

Pour comprendre les mécanismes climatiques (comme le lien entre climat et cycle du carbone) à l'aide des glaces, il faut comparer les mesures provenant de différents sites. On distingue alors mieux les effets locaux dus à la température et aux précipitationsOn met en évidence la composante régionale qui raconte d'où sont venues les neiges et de quoi était faite l'atmosphère. On identifie les impacts hémisphériques ou planétaires des éruptions volcaniques, de l'activité solaire ou de l'émission anthropique des gaz à effet de serre.

Sites des forages couvrant au moins les derniers 20.000 ans au Groenland. © DR

Antarctique, Groenland : des forages de plus de trois kilomètres !

Pour obtenir ces précieuses informations, on commence par effectuer des carottages dans les calottes de glace polaire et dans les glaciers, tropicaux et tempérés, de très haute altitude. Un système de forage extrait des morceaux de glace de près de deux mètres de longueur sur une dizaine de centimètres de diamètre. L'analyse des échantillons de glace se situe donc largement en aval d'opérations logistiques et techniques délicates, mobilisant des équipes de plusieurs dizaines de personnes sur le terrain (repérages, transport du matériel et des Hommes, installation du camp, carottage, transfert d'échantillons gelés depuis les sites de carottage jusqu'aux laboratoires), qui ont commencé dans les années 1960. Ces opérations lourdes et coûteuses expliquent pourquoi très peu de forages glaciaires ont été menés à bien à ce jour, en comparaison des forages en milieux océanique ou continental (lacs, tourbières).

Au centre de l'Antarctique et du Groenland, les forages durent plusieurs années mais atteignent des profondeurs de plus de trois kilomètres. En revanche, une campagne de carottage est réduite à quelques jours pour les glaciers de haute altitude, dont les épaisseurs ne dépassent pas 100 à 200 mètres.

Après le forage, les cylindres de glace sont découpés sur le site (« tranchée scientifique »). Une première série de mesures, non destructives, sert à déterminer la stratigraphie de la glace. Ainsi, la conductivité électrique d'une carotte indique la concentration de poussières continentales et d'acides. Elle traduit l'aridité continentale, qui favorise le soulèvement de poussières, et l'intensité du transport atmosphérique, deux facteurs généralement plus importants en période froide.

Analyses in situ. Dès la remontée de la carotte, les analyses (non destructives) commencent dans la tranchée scientifique creusée à même la glace (ici à GRIP, au Groenland). © DR

La carotte est ensuite échantillonnée pour les différents types de mesures. En général, la moitié de la carotte est conservée comme archive en cas de nouveaux développements analytiques. L'ensemble des carottes est ensuite transporté en respectant la chaîne du froid (moins de -15 °C), puis stocké dans des chambres froides (-25 °C) à proximité des laboratoires d'analyse.

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