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Un chant de glace et d'élévation du niveau de la mer

Référence: Smith, B., Fricker, HA, Gardner, AS, Medley, B., Nilsson, J., Paolo, FS, Holschuh, N., Adusumilli, S., Brunt, K., Csatho, B., Harbeck , K., Markus, T., Neumann, T., Siegfriend, MR, et Zwally, HJ (2020). La perte de masse envahissante de la calotte glaciaire reflète les processus concurrents de l'océan et de l'atmosphère. Science. https://doi.org/10.1126/science.aaz5845

Alors que les gaz à effet de serre sont libérés dans l'atmosphère par l'activité humaine et que la planète se réchauffe en réponse, les climatologues ont observé la fonte des glaces au Groenland et en Antarctique. Ceci est bien sûr problématique pour les espèces animales qui vivent dans l'Arctique et l'Antarctique – les ours polaires, les manchots Adélie et le krill, entre autres. Mais la fonte de la glace polaire affecte indirectement les humains également, notamment par l'élévation du niveau de la mer. Une nouvelle étude utilise des données satellitaires pour estimer la quantité de fonte qui a eu lieu au Groenland et en Antarctique depuis 2003, et la quantité d'élévation du niveau de la mer qui s'est produite en conséquence.

Comment la fonte des glaces fait-elle monter le niveau de la mer?

La glace qui flotte dans un verre d'eau fond, mais ne changera jamais le niveau d'eau dans le verre. La raison en est que les objets flottants déplacent une quantité d'eau égale à leur propre poids; cet effet est connu sous le nom de principe d'Archimède (figure 1). Lorsque le glaçon fond, il devient plus dense et moins volumineux, n'occupant que l'espace évacué par la glace, sans changer le niveau de l'eau. (Et sans déborder.) De même, un iceberg flottant dans l'océan ne changera pas (vraiment) le niveau de la mer quand il fondra. Vous avez peut-être entendu des sceptiques climatiques faire valoir ce point dans le but de minimiser la gravité et les conséquences potentielles du réchauffement climatique.

Mais voici le problème: au Groenland et en Antarctique, une grande partie de la fonte des glaces ne flotte pas. Il est stocké sur terre ou échoué près du rivage. En conséquence, toute fusion qui se produit sera ajouter de l'eau aux océans et provoquer l'élévation du niveau de la mer.

Figure 1: Un glaçon ou un iceberg en fusion illustrant le principe d'Archimède (à gauche), et un glacier ou une calotte glaciaire fondant, qui n'est pas équilibré en densité et élève donc le niveau de la mer lorsqu'il fond (à droite).

Mesurer la perte de glace avec ICESat et ICESat-2

Pour estimer la quantité de masse de glace perdue du Groenland et de l'Antarctique (et donc la quantité d'eau ajoutée à l'océan), une équipe de scientifiques a utilisé deux satellites spéciaux de la NASA. Le satellite de glace, de nuage et d'élévation du sol (ICESat) a fonctionné de 2003 à 2008, et son successeur, ICESat-2 (figure 2), a été lancé à l'automne 2018. De leur position en orbite, les deux satellites émettent des impulsions de lumière , qui rebondit sur la surface de la glace et retourne au satellite. En fonction du temps nécessaire au retour de la lumière, l'élévation de la surface de la glace – et donc l'épaisseur de la glace – peut être calculée.

Figure 2: Le satellite d'altitude des glaces, des nuages ​​et des terres, ou ICESat-2 (NASA).

Alors que ICESat et ICESat-2 tournaient autour de la Terre, des mesures d'élévation ont été effectuées sur des pans entiers du Groenland et de l'Antarctique. En comparant les dizaines de millions d'emplacements qui avaient été mesurés par ICESat et ICESat-2 au fil du temps, les scientifiques de la NASA ont pu déterminer où et comment la masse de glace avait changé entre 2003 et aujourd'hui. Étonnamment, le nord-est du Groenland et l'est de l'Antarctique gagné masse de glace depuis le milieu des années 2000. C'est probablement parce que les températures plus chaudes entraînent plus d'évaporation, une humidité de l'air plus élevée et plus de chutes de neige à l'intérieur des terres. Mais dans l'ensemble, il a été déterminé que la perte de glace près des côtes des deux continents loin l'emportait sur la masse de glace gagnée à l'intérieur des terres. Le Groenland et l'Antarctique ont perdu en moyenne 200 milliards et 118 milliards de gigatonnes (respectivement) de glace par an depuis 2003. Un gigaton de glace suffit pour remplir 400 000 piscines olympiques.

Conséquences de l'élévation du niveau de la mer

Cette quantité de glace fondue a finalement entraîné une augmentation du niveau de la mer de 14 mm (environ 0,5 pouce) au cours des 16 dernières années. Bien que cela ne puisse pas représenter un risque immédiat pour la majorité de la population humaine, de nombreuses nations insulaires de basse altitude ont des altitudes moyennes de moins de 6 pieds et sont sur le point de disparaître sous les vagues. De plus, la tendance au réchauffement et à la fonte s'accélère. Moins il y a de glace à la surface de la Terre, moins la lumière solaire et la chaleur sont reflétées dans l'espace et plus elles sont absorbées par la planète. (Les surfaces blanches ont un albédo plus élevé et réfléchissent la chaleur, tandis que les surfaces sombres absorbent la chaleur.) De plus, la disparition des glaces côtières déstabilise les glaciers intérieurs, leur permettant de s'amincir et de s'écouler vers l'océan plus rapidement.

Les missions ICESat ont permis aux scientifiques de faire les mesures les plus précises à ce jour de la vitesse et de l'ampleur de la perte de glace polaire. Et bien que la NASA estime que ICESat-2 ne fonctionnera que pendant une autre année environ, ce type d'instrumentation sera vital alors que le climat continue de se réchauffer et que les conditions polaires évoluent.

Je suis doctorant en sciences des systèmes terrestres à l'Université de Stanford et j'étudie comment les microbes des sédiments océaniques profonds produisent et consomment des gaz à effet de serre. Je suis originaire de l’Etat enclavé du Minnesota, donc j’ai toujours été fasciné par l’océan. Quand je ne suis pas dans le laboratoire, j'adore faire des triathlons, envoyer des articles "The Onion" à mes amis et à ma famille, et faire de la randonnée avec mon chien de chasse Banjo.

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