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L’état de santé de l’Antarctique cartographié

Une cartographie de l’Antarctique réalisée par une équipe française et allemande permet d’évaluer son état de santé et de mesurer son implication dans l’élévation du niveau des océans.

La fonte des calottes glaciaires et des glaciers contribue à la montée du niveau des océans. Or, depuis une vingtaine d’années, la calotte glaciaire du Groenland perd de sa masse de façon inquiétante. L'Antarctique, que l'on pensait épargné par le phénomène, en perd également. Pour permettre d’avoir une idée plus précise sur son état de santé, une équipe franco-allemande du laboratoire de glaciologie et géophysique de l’environnement (LGGE) à Grenoble et de l’Institut de géographie de l’Université Erlangen-Nuremberg a élaboré une cartographie des zones menacées du continent antarctique. Des résultats qui ont fait l'objet d'une publication le 8 février dans la revue Nature Climate Change.

Un équilibre fragile

Une calotte glaciaire, ou inlandsis, se forme par accumulation de neige sur un continent. Cette neige se tasse, se compacte et devient glace. Puis, sous l’effet de son poids, elle s'écoule jusqu’au bord du continent. S’il y a peu de fonte de surface, ce qui est le cas de l’Antarctique, elle va glisser et se déverser dans l’océan puis se mettre à flotter. Ce processus forme alors ce qu’on appelle une barrière de glace, une plate-forme de glace flottante – en anglais un « ice shelf » – qui reste attachée au continent. Tout autour de l’Antarctique, ces glaces flottantes, alimentées par les glaciers et les coulées de glace du continent, remplissent les baies et s’avancent sur l’océan sous l'effet de la gravité. Elles se transforment en d’immenses plateaux de glace de plusieurs centaines de mètres d’épaisseur. Le plus grand d’entre eux, la barrière de Ross, possède une surface comparable à celle de l’Espagne. Du front de ces plateaux se détachent d’énormes icebergs qui dérivent vers le large, un phénomène naturel appelé « vêlage ». 

Processus autour d'une barrière de glace.© Wikimedia/Hannes Grobe, Alfred Wegener Institute

Mais cet équilibre naturel qui a prévalu pendant des milliers d’années est en train de changer. Au cours des 20 dernières années, les chercheurs ont observé la retraite progressive et la débâcle de plates-formes de glace, en particulier dans le nord de la péninsule antarctique. En 1995, le Larsen-A dans la mer de Weddell – une zone d’une superficie comparable à dix fois la ville de Paris – s’est rompu, se désagrégeant rapidement en de nombreux icebergs. Sept ans plus tard, en 2002, le Larsen-B se désagrège à son tour. Le Larsen-C est dorénavant sous haute surveillance. Suite à ces démantèlements, les scientifiques ont remarqué que des glaciers se jettent dans l'océan aujourd'hui à un rythme jusqu’à huit fois plus rapide qu’auparavant. « C’est à ce moment que l’on a compris que les ice shelves formaient un effet d’arc-boutant qui retenait la glace en amont », explique Gaël Durand, chercheur CNRS au laboratoire de glaciologie et géophysique de l’environnement (LGGE) et co-auteur de l’étude. Ils ralentissent et régulent leurs flux. Plus précisément, « c’est un peu comme si les glaciers étaient une bouteille pleine renversée et l’ice shelf un bouchon plus ou moins vissé, qui laisserait fuir la glace. », illustre-t-il.

Cartographier pour diagnostiquer

Après plusieurs années passées à étudier la façon dont les plateaux de glace exercent un contrôle sur la dynamique des glaciers en amont, Johannes Fürst de l’Institut de géographie de l’Université de Erlangen-Nuremberg, chercheur au LGGE, premier auteur de l’étude, et ses collègues ont pu élaborer une carte précise des zones concernées. « Notre étude cartographie cet effet d’arc-boutant pour chaque ice shelf, autour de l’Antarctique. À partir de cette carte, on est capable de prédire quels seront les effets si la plate-forme se casse à un certain endroit. Plus simplement, on a quantifié les zones les plus vulnérables. Celles qui peuvent produire un impact direct sur l’écoulement de glace provenant du continent », explique Gaël Durand.

La carte représente l’Antarctique et ses plates-formes de glaces flottantes (marron). Elle montre l’adossement maximum des plateaux de glace de l’Antarctique au continent.Les aires de bandes passives (contours rouges) sont aussi indiquées. Les camemberts et les numéros bleus donnent les pourcentages de bandes passives (PSI) par régions et pour 6 secteurs séparés par les barres noires (chiffres en bleu gras).

Pour élaborer cette carte, l’équipe a mis au point un modèle numérique basé sur des données satellites (ERS et Envisat) de l’agence spatiale européenne (ESA). Celles-ci fournissent des éléments sur la géométrie de la calotte et la vitesse à laquelle elle s’écoule. Des observations atmosphériques sur l’épaisseur de la glace ont aussi été analysées. « Ces données permettent d’obtenir des paramètres mécaniques pour faire un diagnostic à un instant T », précise Gaël Durand.

Des résultats contrastés

L’analyse révèle des résultats contrastés à travers le continent. Elle suggère que certains plateaux peuvent perdre de grandes surfaces sans effet immédiat sur le reste du plateau, car ce sont des bandes de glace dites « passives » (PSI). Elles ne soutiennent pas les glaciers : si elles se cassent cela n’aura donc pas impact direct sur l’écoulement de glace provenant du continent. Les plates-formes recensées en possèdent plus ou moins. Il y a en moyenne autour de l’Antarctique, 13 % de ce type de glace.

L’imagerie satellite d’ENVISAT-ASAR et TerraSAR-X montre l’effondrement du pont de glace qui a soutenu la plate-forme de glace de Wilkins (péninsule antarctique ouest) entre 2007 et 2009. © Agence spatiale européenne, ESA/Centre aérospatial allemand, DLR-Melanie Rankl.

Par contre, d’autres plates-formes sont plus fragiles. Si leurs bandes dites « de sécurité » situées au-delà des bandes de glace passive - sont atteintes et se délitent, cette perte pourrait avoir des conséquences majeures sur la rétention des flux de glace continentaux. Le long de la côte de la Terre de la Reine-Maud, le plateau de glace est considéré comme assez stable pour le moment. Par contre, le secteur de la mer d’Admunsen et de Bellingshausen dans l’Antarctique Ouest est particulièrement vulnérable. La bande « passive » est tellement étroite que très rapidement il y aura un impact en amont si la plate-forme venait à perdre des icebergs supplémentaires. 

Surveiller les endroits les plus vulnérables

Cette cartographie permet de déterminer les endroits à surveiller sur le continent. L’Antarctique est extrêmement vaste et « si l’on ne regarde pas au bon endroit, on a de grandes chances de passer à côté d’un changement. On va pouvoir maintenant mieux déceler les symptômes et anticiper les événements », assure Gaël Durand.  À l’avenir, « puisque l’on connaît les endroits les plus vulnérables, différents scénarios vont pouvoir être envisagés. Nous aurons la capacité de faire des projections sur l’état de ces plates formes. ». Ce qui est crucial, car l’équilibre est fragile. La perte de cette glace dynamique comme la nomment les spécialistes, joue sur l’élévation du niveau de la mer. En effet, si les plates-formes de glace de l’Antarctique se démantèlent, il n’y aura plus rien pour retenir les glaciers continentaux et « cela impliquerait sans aucun doute une contribution importante de l’Antarctique à l’élévation du niveau de la mer pour les décennies à venir », estime Johannes Fürst, premier auteur de l'étude.

La fonte des calottes glaciaires contribue à l’élévation du niveau des océans

Contrairement à la fonte de la banquise – eau de mer gelée flottant sur la mer –, la fonte des glaces d’eau douce, c’est-à-dire des calottes glaciaires et des glaciers, contribue à la montée du niveau des océans. Le continent antarctique stocke 30 millions de km3 de glace. Ce qui correspond à 2 % de l’eau terrestre, 75 % de l’eau douce et 90 % des glaces. Si l’Antarctique fondait en totalité en raison du réchauffement climatique, cela provoquerait une hausse du niveau des océans estimé à 60 mètres. Il faudrait y ajouter les effets de la fonte du Groenland, soit de l’ordre de 7 mètres (avec une marge d’incertitude de plusieurs mètres). Source : CNRS

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