L’Antarctique fond-il ?
Par Erik ConwayHistorien, NASA/Jet Propulsion Laboratory
On a beaucoup parlé ces derniers temps de l’Antarctique et de la fonte ou non de l’inlandsis géant du continent. Un nouvel article1, qui affirme que la fonte de la surface a été moins importante récemment que les années précédentes, a été cité comme « preuve » qu’il n’y a pas de réchauffement climatique. D’autres preuves selon lesquelles la quantité de glace de mer autour de l’Antarctique semble augmenter légèrement2-4 sont utilisées de la même manière. Mais ces deux points de données sont trompeurs. Les données gravimétriques recueillies depuis l’espace grâce au satellite Grace de la NASA montrent que l’Antarctique perd plus de cent kilomètres cubes (24 miles cubes) de glace chaque année depuis 2002. Les dernières données révèlent que l’Antarctique perd également de la glace à un rythme accéléré. Comment est-il possible que la fonte de surface diminue, mais que le continent perde quand même de la masse ? La réponse se résume au fait que la glace peut couler sans fondre.
Les deux tiers de l’Antarctique sont un désert haut et froid. Connue sous le nom d’Antarctique oriental, cette section a une altitude moyenne d’environ 2 kilomètres (1,2 miles), plus élevée que le plateau américain du Colorado. Sous toute cette glace se trouve un continent de la taille de l’Australie ; la couche de glace qui se trouve au-dessus a une épaisseur moyenne d’un peu plus de 2 kilomètres (1,2 miles). Si toute cette glace fondait, le niveau mondial des mers augmenterait d’environ 60 mètres (197 pieds). Mais le réchauffement de la surface de l’Antarctique oriental est faible, voire inexistant. Les données satellitaires basées sur les radars et les lasers montrent une légère perte de masse sur les bords de l’Antarctique oriental, qui est en partie compensée par l’accumulation de neige à l’intérieur, bien qu’un résultat très récent de l’expérience Grace (Gravity Recovery and Climate Experiment) de la NASA et du Centre aérospatial allemand suggère que depuis 2006, la perte de glace de l’Antarctique oriental est plus importante que ce que l’on pensait auparavant5. Dans l’ensemble, il ne se passe pas grand-chose en Antarctique oriental – pour l’instant.
Un Hawaï gelé
L’Antarctique occidental est très différent. Au lieu d’un seul continent, c’est une série d’îles recouvertes de glace – pensez-y comme un Hawaï gelé, avec des pingouins. Comme il s’agit d’un groupe d’îles, une grande partie de la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental (WAIS, dans le jargon) repose en fait sur le fond de l’océan Austral, et non sur la terre ferme. Certaines parties de l’inlandsis se trouvent à plus de 1,7 km sous le niveau de la mer. Pine Island est la plus grande de ces îles et le plus grand courant de glace de l’Antarctique occidental s’appelle le glacier de Pine Island. S’il fondait complètement, le WAIS ferait monter le niveau de la mer de 5 à 7 mètres (16 à 23 pieds). Et le glacier de Pine Island contribuerait à environ 10 % de cette élévation.
Depuis le début des années 1990, les satellites européens et canadiens recueillent des données radar de l’Antarctique occidental. Ces données radar peuvent révéler le mouvement de la glace et, à la fin des années 1990, il y avait suffisamment de données pour que les scientifiques puissent mesurer le mouvement annuel du glacier de Pine Island. À l’aide des informations radar recueillies entre 1992 et 1996, l’océanographe Eric Rignot, basé au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, a découvert que la « ligne d’ancrage » du glacier de Pine Island – la ligne entre la partie flottante du glacier et la partie du glacier qui repose sur le fond de la mer – avait reculé rapidement vers la terre. Cela signifie que le glacier perdait de la masse. Il a attribué ce recul au réchauffement des eaux autour de l’Antarctique occidental6. Mais avec seulement quelques années de données, il ne pouvait pas dire si le recul était une anomalie temporaire et naturelle ou une tendance à plus long terme du réchauffement climatique.
L’article de Rignot a surpris de nombreuses personnes. Ron Kwok, un scientifique du JPL, y a vu la démonstration que « la vieille idée que les glaciers se déplacent très lentement n’est plus vraie. » L’un des résultats a été que beaucoup plus de personnes ont commencé à utiliser les données radar pour examiner une plus grande partie de l’Antarctique. Une importante étude publiée en 2009 a révélé que la découverte du glacier de l’île des Pins par Rignot n’était pas un coup de chance7 : une grande majorité des glaciers marins de la péninsule Antarctique se retiraient, et leur retrait s’accélérait. L’été dernier, un groupe britannique a réexaminé la découverte du glacier de l’île des Pins et a constaté que son taux de recul avait quadruplé entre 1995 et 20068.
Comment la plate-forme de glace s’effriteLe recul des glaciers de l’Antarctique occidental est accéléré par l’effondrement de la plate-forme de glace. Les plateformes de glace sont la partie d’un glacier qui s’étend au-delà de la ligne d’échouage vers l’océan ; elles sont les plus vulnérables au réchauffement des mers. Selon une théorie de longue date en glaciologie, ces plateformes de glace ont tendance à soutenir les glaciers, leur masse ralentissant le mouvement de la glace vers la mer. Cette théorie a été confirmée par l’effondrement spectaculaire de la plate-forme Larsen B, de la taille du Rhode Island, le long de la bordure orientale de la péninsule antarctique, en 2002. La désintégration, qui a été filmée par les instruments d’imagerie MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) de la NASA à bord de ses satellites Terra et Aqua, a été spectaculaire : il n’a fallu que trois semaines pour effriter une plate-forme glaciaire vieille de 12 000 ans. Au cours des années suivantes, les données radar des satellites ont montré que certains des flux de glace s’écoulant derrière Larsen B s’étaient considérablement accélérés, tandis que d’autres, toujours soutenus par des plateformes de glace plus petites, ne l’avaient pas fait9. Ce processus dynamique d’écoulement de la glace vers la mer est ce qui permet à l’Antarctique de continuer à perdre de la masse même si la fonte de surface diminue.
Michael Schodlok, un scientifique du JPL qui modélise la façon dont les plateformes de glace et l’océan interagissent, affirme que la fonte de la face inférieure de la plateforme est une condition préalable à ces effondrements. L’amincissement de la plate-forme de glace réduit son effet de contrefort sur le glacier situé derrière elle, ce qui permet d’accélérer l’écoulement du glacier. La plate-forme plus mince est également plus susceptible de se fissurer. En été, les bassins d’eau de fonte à la surface peuvent s’écouler dans les fissures. L’eau liquide étant plus dense que la glace solide, une quantité suffisante d’eau de fonte à la surface peut ouvrir les fissures plus profondément dans la glace, entraînant la désintégration du plateau. Les océans entourant l’Antarctique se sont réchauffés10, et Schodlok ne doute pas que les plateformes de glace soient minées par l’eau plus chaude remontée des profondeurs. Mais il admet que cela n’a pas été prouvé de manière rigoureuse, car les satellites ne peuvent pas mesurer sous la glace.
Le glaciologue Robert Bindschadler du Goddard Space Flight Center de la NASA a l’intention de le démontrer. Il dirige une expédition qui devrait débuter en 2011 pour forer à travers le glacier de Pine Island et placer une bouée automatisée dans l’eau en dessous. Selon Bindschadler, le glacier de Pine Island « est l’endroit où il faut aller parce que c’est là que les changements sont les plus importants. Si nous voulons comprendre comment l’océan a un impact sur la calotte glaciaire, il faut aller là où il frappe la calotte glaciaire avec un marteau de forgeron, et non avec un petit marteau à pointe. »
En attendant, les mesures des satellites Grace confirment que l’Antarctique perd de la masse (figure 1)11. Isabella Velicogna, du JPL et de l’Université de Californie à Irvine, utilise les données Grace pour peser la calotte glaciaire de l’Antarctique depuis l’espace. Ses travaux montrent que la calotte glaciaire ne perd pas seulement de la masse, mais qu’elle en perd à un rythme accéléré. « Le message important est qu’il ne s’agit pas d’une tendance linéaire. Une tendance linéaire signifie que vous avez la même perte de masse chaque année. Le fait qu’elle ne soit pas linéaire, c’est l’idée importante, que la perte de glace augmente avec le temps », dit-elle. Et elle souligne que les données Grace ne sont pas les seules à montrer une accélération de la perte ; les données radar le font aussi. « Il ne s’agit pas d’un seul type de mesure. C’est une série de mesures indépendantes qui donnent les mêmes résultats, ce qui les rend plus robustes. »
1 Marco Tedesco et Andrew J. Monaghan, « An updated Antarctic melt record through 2009 and its links to high-latitude and tropical climate variability, » Geophys. Res. Lett. 36, L18502 (2009).
2 http://arctic.atmos.uiuc.edu/cryosphere/ IMAGES/ current.anom.south.jpg
3http://www.sciencedaily.com/releases/ 2009/ 04/090421101629.htm
4http://nsidc.org/seaice/characteristics/ difference.html
5 J. L. Chen et al., « Accelerated Antarctic ice loss from satellite gravity measurements, » Nat. Geosci. 2, 859-862 (2009).
6 E.J. Rignot, « Fast Recession of a West Antarctic Glacier, Science 281, 549-551 (1998).
7P.A. Mayewski, et.al., « State of the Antarctic and Southern Ocean Climate System, » Rev. Geophys. 47, 1-38 (2009).
8 D. J. Wingham et.al., « Spatial and Temporal Evolution of Pine Island Glacier thinning, 1995-2006, » Geophys. Res.Lett. 36, L17501 (2009).
9 E. Rignot et.al., « Accelerated ice discharge from the Antarctic Peninsula following the collapse of Larsen B ice shelf, » Geophys. Res. Lett. 31, L18401 (2004).
10R. M. Robertson et al. « Long term temperature trends in the deep waters of the Weddell Sea », Deep Sea Research 49, 21, 4791-4806 (2002) ; http://condor.pems.adfa.edu.au/FD-Course/webpage/longterm.pdf.
11Isabella Velicogna, « Increasing rates of ice mass loss from the Greenland and Antarctic ice sheets revealed by GRACE », Geophys. Res. Lett. 36, L19503 (2009).
12 J. H. Mercer, « West Antarctic ice Sheet and CO2 Greenhouse Effect-Threat of Disaster, » Nature 271 (5643), 321-325 (1978).
13 R. Kwok & D.A. Rothrock, « Decline in Arctic sea ice thickness from submarine and ICESat records : 1958 – 2008, » Geophys. Res. Lett. 36, L15501 (2009).