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Forages en Patagonie : trait d'union entre les Andes centrales et l'Antarctique

Dossier - Les secrets de notre climat actuel
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Les carottes de glace extraites des glaciers de haute altitude constituent de formidables archives de notre climat passé. Au travers de forage dans les glaciers andins découvrons les secrets de notre climat actuel.

  
DossiersLes secrets de notre climat actuel
 

Nous avons entrepris ces dernières années de nombreux forages dans les glaciers des Andes tropicales. En parallèle, la communauté scientifique nationale et internationale est déjà fortement impliquée dans les forages en Antarctique. Cependant, aucun forage n'avait été réalisé jusqu'à présent entre ces deux régions, principalement pour des raisons liées au terrain extrêmement difficile d'accès et à la rareté d'un site regroupant les conditions nécessaires pour receler une glace de qualité pour nous climatologues.

Cette lacune dans la documentation de notre climat était particulièrement critique pour la compréhension des téléconnexions climatiques qui existent d'une région à une autre. Ainsi, avons-nous décidé de compléter ce "cordon tropique-pôle" par le maillon manquant en Patagonie. L'objectif ainsi recherché est multiple: documenter et comprendre la variabilité climatique passée de cette région, comprendre comment le climat de cette région est relié au climat global et comment les climats à différentes latitudes interagissent entre eux.

Forage de carottes de glace au San Valentin par Patrick Ginot et Robert Gallaire. Pour la première fois, plusieurs carottes de glace ont été extraites d'un glacier patagonien, le San Valentin (Chili, 47 degrés sud) culminant à 3900 m, dans le cadre du projet Sanvallor soutenu par l'ANR où sont impliqués l'unité de recherche Great Ice de l'IRD, le LSCE, le LGGE, le LMTG et notre partenaire chilien, le CECS. © Patrick Ginot - IRD

Ainsi, avec mes collègues de l'IRD, du LGGE (Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l'Environnement, Grenoble), du LSCE (Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement, Gif-sur-Yvette) et du CECS (Centro de Estudios Scientificos, Valdivia, Chili), nous avons monté le projet SANVALLOR que je coordonne et qui a été retenu par l'ANR (Agence Nationale pour la Recherche).

Cela nous a permis en 2007 d'extraire plusieurs carottes du glacier du San Valentin, plus haut sommet de Patagonie localisé sur la calotte patagonienne Nord (47 degrés Sud) et culminant à environ 4000 m d'altitude, sur lequel nous avions fait une reconnaissance à travers un forage test de 16 m et qui nous a permis de confirmer que ce site pouvait être exploité comme archive de notre climat (pas de fonte, bonne préservation des signaux isotopiques et chimiques, années successives enregistrées).

En effet l'analyse préliminaire de la carotte de glace test a révélé que les traceurs isotopiques et chimiques sont remarquablement préservés du fait d'une glace suffisamment froide  (-11°C°). Une première datation combinant les mesures de concentrations d'éléments radiogéniques (tritium, césium, américium, plomb 210) et le comptage des cycles saisonniers des espèces chimiques a permis d'estimer une accumulation neigeuse annuelle de l'ordre de 35 cm. Alors qu'avec 16 nous espérions recouvrir au mieux quelques années d'archives climatiques, la datation a finalement montrer que l'enregistrement remontait jusqu'au début des années soixante. En combinant la mesure des rapports isotopiques de l'oxygène et de l'hydrogène de la glace et les analyses en sels marin, l'origine des précipitations qui alimentent le glacier du San Valentin a par ailleurs pu être étudiée.

La différence des rapports isotopiques, appelée excès en deutérium, est en effet majoritairement reliée à la température de la source océanique des précipitations. Ainsi, il est possible de différencier les masses d'air d'origine polaire, formées au-dessus d'un océan froid,  de celles prenant naissance au-dessus d'un océan plus tempéré comme le  Pacifique. De même, une concentration élevée en sel marin dans les glaces signifie que les précipitations qui alimentent le glacier arrivent avec des masses d'air marines, formées au dessus du Pacifique. A l'opposé, une faible concentration en sodium caractérise des masses d'air continentales, ayant voyagé plus longtemps. Alors que l'on croyait la Patagonie essentiellement soumise au régime des vents d'ouest en provenance du Pacifique, les résultats de cette double analyse de la carotte de glace montrent pour la première fois que cette région est également sous l'influence des régimes météorologiques qui prennent naissance plus au sud, dans la région de l'Antarctique.

La mission qui a eu lieu en mai 2007 a permis d'extraire 1 carotte longue de 122 m, 2 carottes de névé de 55 et 71 m et plusieurs carottes courtes de 20 m pour étudier la variabilité spatiale in situ des enregistrements. La glace est revenue à l'été 2007 puis les découpes de la carotte principale (section de 83 mm) ont commencé à l'automne sur la carotte longue pour les analyses principales (isotopes de l'eau, de l'air, chimie, radiogéniques issus des essais nucléaires pour dater) qui détermineront la résolution des analyses secondaires (pollutions par les métaux sur le dernier siècle, analyses des algues et des pollens). Les analyses ont débuté en janvier 2008 et sont actuellement en cours. Les premiers résultats montrent que la qualité de la glace est excellente jusqu'au fond et que les signaux chimiques et isotopiques sont parfaitement conservés et donc exploitables. Ils montrent aussi que la période que nous allons recouvrir avec cette archive dépasse largement les 1000 dernières années et que nous devrions pouvoir étudier l'ensemble de la période de l'Holocène avec une résolution meilleure que décennale.

Il est à noter que c'est la première fois qu'un forage en Patagonie est un succès et qu'une carotte couvrant la totalité de l'épaisseur du glacier est prélevée. Ceci est dû à la combinaison de deux obstacles qui ont été surmontés: l'accès au terrain particulièrement difficile à cause des conditions météorologiques exécrables et le faible nombre de sites rassemblant les conditions nécessaires pour rendre un forage facilement réalisable, techniquement parlant, et permettant de conserver des archives glaciaires exploitables (la température doit être assez basse en surface, de l'ordre de -10°C, pour conserver correctement les traceurs chimiques et géochimiques).

Ce projet a une durée de 4 ans et devrait ainsi se prolonger jusqu'à fin 2010