La fonte des glaces et l'élévation du niveau marin

Gilles Delaygue

Centre Européen de Recherche et d'Enseignement des Géosciences de l'Environnement (Université Paul Cézanne/ Université de Provence/ CNRS), Europole méditerranéen de l'Arbois

Jean Jouzel

Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (CEA/CNRS/Université Versailles-StQuentin), Gif sur Yvette.

Jean-François Minster

IFREMER

Jean-Louis Dufresne

Laboratoire de Météorologie Dynamique, (Université Pierre et Marie Curie/ENS/École Polytechnique/CNRS), Paris

Olivier Boucher

Laboratoire d'Optique Atmosphérique, (Université de Sciences et Techniques de Lille / CNRS), Villeneuve d'Asq

Marie-Antoinette Mélière

Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l'Environnement, (Université Joseph Fourier/CNRS), Grenoble

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

05/05/2001

Résumé

Élévation du niveau marin par la fonte des glaces. Glaces de terre, glaces de mer et dilatation thermique des océans.


Question

« Est-ce vrai que si les glaces polaires fondaient, le niveau des mers monterait de 80 m ?! Est-ce vrai que la fonte des glaces polaires ne fera pas augmenter le niveau des mers ?! »

Question posée par H. S. le 5 mai 2001 novembre 1999 par courrier électronique.

Réponse

Pour répondre à cette question, il est important de rappeler que l'on distingue deux sortes de glaces : les calottes posés sur les continents (glaces continentales, telles la calotte de l'Antarctique et du Groenland, pouvant atteindre plusieurs milliers de mètres d'épaisseur) et les banquises (glaces de mer, qui s'étendent dans l'océan Arctique et autour de l'Antarctique, pouvant atteindre 15 mètres d'épaisseur).

Une élévation théorique du niveau marin de 70 à 80 m

Le volume total des glaces continentales est estimé à un peu plus de 30 millions de kilomètres-cubes, réparti essentiellement sur l'Antarctique :

  • Antarctique : 29 millions de km3 ;
  • Groenland : 2,5 millions de km3 ;
  • Autres glaciers : 0,2 millions de km3.

La surface des océans représente à peu près 70 % de la surface terrestre (rayon 6 370 kilomètres, soit surface totale = 4 x pi x 6370 x 6370 ~ 510 millions de km2), c'est-à-dire 357 millions de km2.

Donc, si tous les glaciers continentaux fondaient, les 30 millions de km3 de glaces élèveraient le niveau de la mer de 30 / 357 = 0,084 km, soit 84 mètres. En réalité, ce serait un peu moins, parce qu'une partie des glaciers de la partie Ouest de l'Antarctique n'adhère pas partout au socle continental, qui est ici sous le niveau de la mer, et la fonte des glaces de mer (banquises) n'influence pas le niveau marin (voir l'article-réponse sur la fonte de la banquise pour davantage de précisions).

En effet, comme les glaces de mer flottent, elles déplacent un volume d'eau de mer dont le poids est égal au poids de la glace (principe d'Archimède, 3ème siècle avant J.C.) . Si cette glace océanique fond, l'eau de fonte occupe exactement le volume d'eau de mer que la glace occupait, sans modifier le niveau marin.

On peut tester cela en étudiant la fonte d'un glaçon dans un verre d'eau : le niveau d'eau dans le verre ne changera pas !

Par contre, la fonte d'un glaçon suspendu au-dessus du verre fera monter le niveau d'eau dans le verre.

Ainsi, on estime ainsi que la fonte des glaciers continentaux Antarctique élèverait le niveau de la mer de 70 mètres , en enlevant la partie océanique des glaciers. En ajoutant les glaciers continentaux du Groenland (6 à 8 mètres de plus, l'incertitude étant de plusieurs mètres), on arrive à une variation de l'ordre de 76-78 mètres.

Les variations passées

Si on compare une époque chaude (période interglaciaire), comme celle qui existe actuellement et depuis 10.000 ans, avec une époque froide, période glaciaire, cela correspond à un réchauffement de 5°C en moyenne sur Terre, d'environ 10°C en Antarctique et 20°C au Groenland.

On constate que :

  • la calotte antarctique reçoit deux fois plus de neiges en période chaude et donc « gonfle » ;
  • la calotte groenlandaise , par contre, « fond » en période chaude et semble avoir été un peu plus réduite il y a 120.000 ans (où il faisait plus chaud de quelques degrés que maintenant) que durant l'interglaciaire actuel. À cette époque, le niveau des mers était plus élevé de quelques mètres (environ 6 mètres).

Les variations actuelles

Actuellement, on mesure une élévation globale du niveau de la mer, de l'ordre du millimètre par an.

Figure 1. Augmentation du niveau des mers depuis 1860

Augmentation du niveau des mers depuis 1860

Par ailleurs, on mesure assez précisément le volume des glaces par altimétrie sur avion ou satellite. Au Groenland, les mesures montrent un amincissement probable des régions périphériques, mais avec des répercussions très faibles sur le niveau de la mer.

L'élévation est en partie due à la fonte des glaciers de moyennes et basses latitudes, mais aussi et principalement à la dilatation de l'océan par réchauffement (expansion thermique), puisque la masse volumique de l'eau diminue avec l'augmentation de la température.

Les prévisions des scientifiques

Dans un premier temps, en réponse au réchauffement océanique, l'accroissement possible des précipitations sur les régions polaires pourrait amener les calottes à grossir légèrement et à contrecarrer ainsi l'élévation du niveau de la mer liée à la dilatation des océans.

À l'échelle de quelques dizaines d'années, le réchauffement de l'océan induit principalement une variation du niveau des mers par expansion thermique. Par contre, à l'échelle du siècle et des prochains siècles la fonte des glaces devrait prendre le pas et contribuer à l'augmentation du niveau de la mer.

Si le réchauffement climatique n'est pas endigué ou s'il est stabilisé à +5 à 6°C sur le Groenland, certains modèles, qui ne sont qu'une simulation de la réalité, tablent sur une fonte totale ou de moitié du Groenland, à échéance de 5 siècles.