Climat : Conséquences – Permafrost et Inlandsis

Suite du billet sur les conséquences du réchauffement climatique. L’index général de la série de billets sur le réchauffement climatique est disponible ici

Réchauffement et dégel du Permafrost

Nous avons vu que le réchauffement touchait particulièrement la région du cercle polaire. Observons les conséquences en Alaska :

La hausse est très nette, surtout en hiver. Cela a donc des conséquences sur le total des jours de gel :

Nombre de jours sans gel à Fairbanks, Alaska (le + 1,8 °C au centre de la carte précédente)

 

On observe que le nombre de jours sans gel « en surface » à Fairbanks, Alaska, a augmenté de 50 % au cours du siècle passé – ce qui a évidemment des conséquences sur la température du sous-sol.

On appelle pergélisol (gel permanent) ou permafrost la tranche du sous-sol gelé en permanence ou qui ne dégèle pas pendant au moins une année entière, d’épaisseur variable (quelques mètres à centaines de mètres).

Le sommet de la tranche gelée (appelé toit du pergélisol) est généralement surmonté d’un horizon affecté par un dégel estival limité – la couche active – de quelques centimètres à quelques mètres, épaisseur variant selon les années. Des zones non gelées (taliks) sont possibles à l’intérieur du corps du pergélisol. Le flux géothermique (d’environ 1 à 3°C par 100 m) limite le gel à la base du pergélisol.

Le pergélisol se retrouve à haute latitude (pergélisol circum-polaire) et à haute altitude (pergélisol de montagne). Il recouvre environ 25 % de la surface terrestre émergée (80 % de l’Alaska, 50 % du Canada, 48 % de l’Euro-Sibérie). Voici la situation pour l’Hémisphère Nord :

Pergélisol actuel de l’hémisphère Nord. En violet : zones de pergélisol, en mauve : sol gelé 15 jours par an, en rose : sol gelé en intermittence moins de 15 jours par an, ligne de la couverture d’enneigement continu saisonnière maximale (NASA).

 

Voici un exemple de l’évolution du pergélisol en l’Alaska :

Le Permafrost a continué à se réchauffer et à dégeler à ses marges. La profondeur de la couche active, qui dégèle à la saison chaude augmente dans de nombreuses zones. Le Permafrost qui se dégrade affecte les zones humides de manière significative. Les projections montrent une large disparition de lacs et zones humides même dans des zones qui étaient auparavant des zones continues de Permafrost.

On observe un réchauffement et une fonte partielle du pergélisol arctique. Entre un tiers et la moitié du pergélisol de l’Alaska n’est plus qu’à un degré de la température de dégel. En Sibérie, des lacs issus de la fonte du pergélisol se forment, provoquant des dégagements importants de méthane. Le dégagement de méthane est de l’ordre de 14 à 35 millions de tonnes par an sur l’ensemble des lacs arctiques. L’analyse au carbone 14 de ce méthane prouve que celui-ci était gelé depuis des milliers d’années.

Déclin des neiges

Observons les anomalies dans la couverture neigeuse de l’Hémisphère Nord depuis 45 ans :

L’étendue de la couverture neigeuse a continué et devrait continuer à décliner, malgré l’augmentation attendue des chutes de neige hivernales dans certaines zones. L’allongement de la saison sans neige a des impacts majeurs dans l’accélération du réchauffement atmosphérique local. La durée de la couverture de glace sur les rivières et les lacs a également continué à décliner. Cela est particulièrement apparent à travers la précocité de la rupture des glaces au printemps..

Pour la France, la température de l’air dans les Alpes à 1800 m en hiver a augmenté de 1 à 3 °C selon les massifs au cours des 45 dernières années. Ce réchauffement est plus marqué que celui de l’ensemble du territoire français au cours du XXe siècle (de l’ordre de 1°C). Pour les températures de l’air, la tendance est à une hausse de 1 à 2,5 °C vers 1800 m, essentiellement depuis le milieu des années 1980. Pour les Alpes du nord, cette tendance haussière est plus marquée en hiver qu’en été. En revanche, dans l’extrême sud des Alpes, l’augmentation est plus marquée en été qu’en hiver.

Quant à la hauteur de neige au sol, celle-ci reflète bien l’évolution de la température de l’air et des précipitations neigeuses. A 1800 m d’altitude, la hauteur moyenne de neige au sol en hiver a plutôt augmenté dans la période 1960-1980 et a subi une baisse significative depuis le milieu de la décennie 1980. En revanche, au-dessus de 2000 m, la hauteur moyenne de neige au sol n’a pas subi d’évolution notable.

Les glaciers

Rappelons qu’un glacier est une masse de glace plus ou moins étendue qui se forme par le tassement de couches de neige accumulées. Écrasée sous son propre poids, la neige expulse l’air qu’elle contient, se soude en une masse compacte et se transforme en glace.

On appelle calotte glaciaire un glacier de grande dimension mais dont la superficie n’excède pas 50 000 km². Un exemple de calotte glaciaire est celle de Vatnajökull en Islande avec 8 100 km² de superficie.

Un inlandsis est une nappe de glace, un glacier continental très étendu (qu’on appelle parfois calotte polaire).

On considère qu’un inlandsis est un glacier dont la superficie dépasse 50 000 km².

Il n’existe plus actuellement que deux inlandsis :

• l’inlandsis du Groenland, d’où vient d’ailleurs le nom danois (signifiant glace de l’intérieur du pays) ;
• l’inlandsis de l’Antarctique (parfois divisé en deux avec d’un côté l’Antarctique occidental et de l’autre l’Antarctique oriental).

Les glaciers représentent 98,5 % des eaux douces de la planète, et la répartition est la suivante :

Fonte de l’Inlandsis du Groenland

Le Groenland a une superficie de 2,166 millions de km2, soit à très peu de choses près quatre fois la France.

80 % de sa surface est occupée par le second inlandsis de la planète. Le reste du territoire, 410 000 km2 est libre de glaces mais il n’est pas hospitalier pour autant. Le Groenland est très montagneux. Ses côtes sont extrêmement découpées, rendant les communications terrestres le long des bandes de basses terres libres de glace extrêmement difficiles. En effet, les bords du Groenland sont parcourus par d’innombrables fjords, qui sont d’anciennes vallées glaciaires désormais envahies par la mer, généralement étroites et aux côtes escarpées.

Les dimensions de l’inlandsis sont donc impressionnantes : 2 400 kilomètres de long et 1 000 kilomètres de large. Sa surface, relativement plate, est de 1 726 000 km² et a une altitude moyenne de 2 135 mètres. La glace la plus ancienne a 250 000 ans. La glace peut atteindre l’épaisseur de 3 000 mètres au centre de l’inlandsis, le Gunnbjörns Fjeld culmine à 3 205 mètres.

Il représente un volume global de 2 850 000 km3 de glace, soit 10 % de l’eau douce à la surface du globe. S’il fondait, il y aurait une élévation du niveau de la mer de 7,2 mètres. Il est si volumineux que le centre de l’île, sous le poids de la calotte, s’est enfoncé sous le niveau des mers…

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On observe une accélération de la fonte de cet inlandsis depuis une dizaine d’années :

Groenland : En rouge, les zones de fonte des glaciers

 

La température moyenne d’été à la surface de la calotte de glace a ainsi augmenté de 2,4°C entre 1979 et 2005. La surface maximale du Groenland fondant au moins un jour par an a augmenté de 42 % durant la même période, représentant alors une surface supplémentaire de fonte en 2005 équivalente à un tiers de la surface de la France – près de 550 000 km² du Groenland subit cette fonte. L’effet le plus spectaculaire est observé au Nord du Groenland où des épisodes importants de fonte sont observés depuis l’année 2000, à plus de 1 500 m d’altitude, ce qui n’avait jamais été observé par les satellites auparavant.

Au cours des 30 dernières années, la surface du Groenland subissant une fonte a augmenté à un taux de 17 000 km² supplémentaires chaque année.

On observe sur le graphique suivant l’évolution de l’anomalie de volume de glace par rapport à la moyenne : la fonte de 2010 a ainsi été historique avec 500 Gt (1 gigatonne = 1 milliard de tonnes) de glace perdue !

On observe sur le graphique suivant la raison :

En orange, chute de neige au Groenland ; en jaune, fonte de la calotte ; en bleu : résultante = évolution de la masse de la calotte

On observe qu’il y a un peu moins de chute de neige, mais surtout que la fonte s’est fortement accélérée… Entre 2002 et 2006, le Groenland a perdu entre 150 et 250 km³ de glace tous les ans.

La perte de glace issue de la calotte glaciaire du Groenland a augmenté ces dernières années et elle est plus rapide que ce qui était prévu par les modèles climatiques. L’écoulement plus rapide des glaciers vers la mer semble être la cause la plus importante de l’augmentation de la perte de masse. De plus, la fonte de la surface de la calotte glaciaire s’est accélérée : la fonte de 2007 a été la plus intensive jamais observée. La zone touchée par une fonte de surface était 60 % plus grande qu’en 1998, l’année de la deuxième plus grande fonte observée.

L’évolution est inquiétante…

Prévisions de l’évolution future de la calotte : en noir, passé récent ; en couleur : évolution suivant le scénario d’émission de CO_2<

 

Fonte de l’Inlandsis de l’Antarctique

L’Antarctique est un continent centré sur le pôle Sud. L’inlandsis de l’Antarctique a une superficie de 14 000 000 km², une épaisseur moyenne supérieure à 2 000 mètres et une altitude maximale de 4 000 mètres. Il se présente sous la forme d’un immense plateau de glace et de neige aux rebords abrupts donnant naissance aux barrières de Ross et de Filchner. L’inlandsis de l’Antarctique est coupé en deux par une chaîne de montagnes (les Monts Transantarctiques) séparant l’Antarctique oriental (74% de la surface et 86% du volume total) de l’Antarctique occidental (calotte marine, c’est-à-dire posée sur un socle situé sous le niveau des mers).

Son volume est d’environ 30 millions de km³ – ce qui augmenterait le niveau de la mer de 70 mètres en cas de fonte.

En turquoise, barrière de glace / plateforme ; en rouge, sol non recouvert de glace (3 % du total) ; en bleu : épaisseur de glace, incrémentée en couleur par pas de 1000 m

 

Coupe de l’Antarctique, de la barrière en Mer de Bellingshausen (A) à la barrière de Ross, en Mer de Ross (B). En turquoise, barrière de glace / plateforme ; en rouge, sol non recouvert de glace (3 % du total) ; en bleu : épaisseur de glace, incrémentée en couleur par pas de 1000 m

 

On constate que l’Antarctique-Ouest se situe en fait sous le niveau de la mer. On observe aussi qu’en fait la calotte perd à un moment donné le contact avec le sol, devient alors très fine (100 mètres) et forme la barrière.

Comme l’Inlandsis du Groenland, celui de l’Antarctique subit également les effets du réchauffement climatique et diminue :

Depuis 10 ans, les données récoltées montrent sensiblement une stabilisation de la couche glaciaire mais à y regarder de plus près, on constate que certaines zones de l’océan glacé sont plus ou moins touchées par une perte de glaces. La mer Ross (tout en bas de l’image) ainsi que la mer Amundsen (en bas, à gauche) affichent une baisse significative de formation de glaces.

Ainsi, entre 2002 et 2006, l’Antarctique a perdu environ 150 km³ de glace tous les ans.

En Antarctique, même dans sa partie la plus « chaude » qu’est la péninsule antarctique, il fait trop froid pour que la neige tombée sur le continent fonde. Elle s’accumule donc, se transformant en glace qui s’écoule vers la périphérie de la calotte sous l’effet de la pente, via des glaciers d’autant plus rapides qu’ils sont proches de l’océan où ils donnent naissance à des plateformes de glace flottant sur l’eau.

Globalement, les pertes de masse de la calotte antarctique se font essentiellement au niveau de ces plateformes. On assiste même depuis plusieurs décennies, en réponse au réchauffement atmosphérique et océanique, à de véritables dislocations de certaines plateformes de la péninsule antarctique, cette région étant celle de l’hémisphère sud qui se réchauffe le plus vite. Ce phénomène a commencé à la pointe de la péninsule, mais il en gagne progressivement le sud, et lorsqu’il se produit les plateformes ne se reforment pas. Cela créé des icebergs de plusieurs dizaines de km…

En février 2002, la plateforme Larsen B a ainsi cédé en 2 jours une surface de 3 250 km² qui s’est détachée (grande comme la moitié de la Corse). La quantité de glace ainsi libérée était de 720 milliards de tonnes…

La couleur bleue montre l’eau fondue sur la surface de glace.

En 2006, le gigantesque glacier A54 s’est détaché :

En 2003 puis 2008, ce fut la plateforme de Wilkins :

Cette série d’images satellite montre le début de l’effondrement de l’ice-shelf de Wilkins (© NSDIC/NASA). La zone d’effondrement représente environ 405 km² de l’ice-shelf de Wilkins qui mesure au total 13 680 km².

« L’un des signaux montrant qu’une dangereuse tendance au réchauffement est en cours en Antarctique sera la cassure des plateformes de glace flottante (ou ice-shelfs) sur les côtes de la péninsule antarctique, qui commencera au Nord et s’étendra progressivement vers le sud. » [John Mercer, climatologue américain, 1978]

Dans le billet suivant, vous trouverez la suite de cette présentation des conséquences du réchauffement climatique.