Ruptures estivales de plateformes de glace (ice shelf) en Antarctique et diminution de la masse des calottes de glace

La fin de l'été austral approche et, avec elle, la période des grandes ruptures de plateformes de glace (ice shelf). La presse en général, et le Monde du 28 février - 1^er mars en particulier s'est fait l'écho d'une rupture un peu particulière qui s'est opérée durant ce mois de février 2010. L'extrémité flottante du glacier de Mertz, près de la Terre Adélie, s'avançait dans la mer sous forme d'une plateforme de glace en forme de langue, de 30 km de large pour 70 km de long. Cette langue de glace était sous surveillance, car son vélage était redouté (des ruptures-détachements de vastes panneaux de plateformes de glace sont appelées vélages). Le 13 février 2010, cette langue de glace a été heurtée par un énorme iceberg, l'iceberg B-9B, de dimension voisine et qui était suivi par satellite depuis 10 ans. Ce choc entre B-9B et la langue glaciaire de Mertz a entraîné la rupture de cette langue, puis sa dérive.

Les 4 images qui suivent montrent ce choc, sous forme d'un montage puis de 3 images détaillées.

Source - © 2010 MODIS Rapid Response Team, NASA Goddard Space Flight Center, modifié

Figure 1. Montage de 3 images satellite (en "visible") prises en février 2010 montrant le choc entre la langue glaciaire flottante de Mertz (à gauche) et l'iceberg B-9B (au centre droit)

La langue glaciaire qui s'est détachée mesure 70x30 km. Elle a une épaisseur de 400 m (40 m au-dessus de la mer, 360 m en dessous).

Source - © 2010 MODIS Rapid Response Team, NASA Goddard Space Flight Center, modifié Figure 2. Choc entre la langue glaciaire flottante de Mertz et l'iceberg B-9B Image satellite dans le "visible", 7 février 2010.	Source - © 2010 MODIS Rapid Response Team, NASA Goddard Space Flight Center, modifié Figure 3. Choc entre la langue glaciaire flottante de Mertz et l'iceberg B-9B Image satellite dans le "visible", 20 février 2010.
Source - © 2010 MODIS Rapid Response Team, NASA Goddard Space Flight Center Figure 4. Choc entre la langue glaciaire flottante de Mertz et l'iceberg B-9B Image satellite dans le "visible", 26 février 2010.

En parcourant le web, on peut trouver des images satellite de cette langue/plateforme de Mertz et de l'iceberg B-9B les années précédentes, par exemple une image "optique" de 2001, et 2 images radar datant de 2002 et de 2007.

Source - © 2001 NSIDC, Univ. of Colorado at Boulder Figure 5. Image MODIS (visible) de la région du glacier de Mertz prise en 2001

Source - © 2002 National Ice Center, , modifié Figure 6. Image satellite radar de la région du glacier de Mertz prise en 2002 Les icebergs B-9B et C-08 n'ont quasiment pas bougé depuis 2001.

Source - © 2007 European Space Agency Figure 7. Image satellite radar ESA/Envisat prise en 2007 Par rapport à 2002, l'iceberg B-9B n'a toujours pas bougé de façon notable . L'iceberg C-08 a disparu, les icebergs C-14 A et B se sont fragmentés en C-14 A, B et C. Cette image radar haute résolution montre bien que la plateforme de Mertz est la «"angue" terminale d'un glacier dont on voit les marques de fluage (à gauche).

L'image Google earth, permet de "bien" voir que cette langue de glace de Mertz débouche d'une vallée. Cette image date du 5 mars 1999, ce qui montre que cela fait plus de 10 ans que la langue terminale du glacier de Mertz se présente sous forme d'une étroite plateforme de glace s'avançant dans la mer.

Source - © 2010 Google earth Figure 8. Vue Google Earth (mars 2009) de la plate-forme/langue terminale de Mertz Par rapport à 2002, l'iceberg B-9B n'a toujours pas bougé de façon notable. L'iceberg C-08 a disparu, les icebergs C-14 A et B se sont fragmentés en C-14 A, B et C. Cette image radar haute résolution montre bien que la plateforme de Mertz est la "langue" terminale d'un glacier dont on voit les marques de fluage (à gauche).

Source - © 2010 Google earth Figure 9. Localisation du glacier de Mertz (fig. 1 à 8) et de la plateforme de Ronne-Filchner (fig. 15 à 20)

Rappelons que les plateformes de glace, qu'elles aient une forme de langue comme la plateforme de Mertz ou une forme plus large résultent de l'arrivée en mer d'un glacier issu du continent qui se détache du substratum rocheux et qui flotte à la surface de l'océan.

Source - © 2010 Pierre Thomas

Figure 10. Schéma théorique de la genèse d'une plateforme de glace (ice shelf)

La glace de ces plateformes flottantes mesure en général plusieurs centaines de mètres d'épaisseur. Elles dépassent au-dessus du niveau de la mer de plusieurs dizaines de mètres.

Les images qui suivent, "glanées" sur le web montrent bien à quoi ressemble une plateforme de glace et les icebergs qui s'en détachent. Ces images viennent de la plateforme de Mertz ou de ses environs immédiats.

Source - © 2008 Robbie McNeill, sur picasaweb Figure 11. Vue du rebord de la plateforme de Mertz (40 m de haut), janvier 2008

Source - © 2010 Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Figure 12. vue aérienne de la bordure Ouest de la plate-forme de Mertz

Source - © 2010 IPF Paul-Émile Victor Figure 13. Photographie aérienne, prise en novembre 2007, de petits fragments détachés de la plateforme de Mertz À la période à laquelle à été prise cette photo, les icebergs étaient encore pris dans la banquise non disloquée. On voit très bien la différence entre la glace de mer (de quelques mètres d'épaisseur) et les fragments de plateforme de glace de plusieurs centaines de mètres d'épaisseur, qui dominent donc la banquise de plusieurs dizaines de mètres.

La rupture atypique (car déclenchée par une collision) de la plateforme de Mertz a fait la une des médias. D'autres ruptures plus classiques (donc dont personne ne parle) permettent de montrer de belles images de ce processus. Par exemple, le site Earth Observatory signale la rupture de la plateforme de Ronne-Filchner entre le 12 et le 14 février 2010, et le site MODIS Rapid Response System permet d'en avoir de belles images.

Source - © 2010 MODIS Rapid Response Team, NASA Goddard Space Flight Center, modifié

Figure 14. Montage d'images (en "visible") prises du 12 au 14 février 2010 montrant la rupture partielle d'une "péninsule" de la plateforme Ronne-Filchner

Source - © 2010 MODIS Rapid Response Team, NASA GSFC Figure 15. Image haute résolution montrant la rupture partielle d'une "péninsule" de la plateforme Ronne-Filchner 12 février 2010, 18h20.	Source - © 2010 MODIS Rapid Response Team, NASA GSFC Figure 16. Image haute résolution montrant la rupture partielle d'une "péninsule" de la plateforme Ronne-Filchner 13 février 2010, 11h10.
Source - © 2010 MODIS Rapid Response Team, NASA GSFC Figure 17. Image haute résolution montrant la rupture partielle d'une "péninsule" de la plateforme Ronne-Filchner 13 février 2010, 19h05.	Source - © 2010 MODIS Rapid Response Team, NASA GSFC Figure 18. Image haute résolution montrant la rupture partielle d'une "péninsule" de la plateforme Ronne-Filchner 14 février 2010, 01h35.
Source - © 2010 MODIS Rapid Response Team, NASA GSFC Figure 19. Image haute résolution montrant la rupture partielle d'une "péninsule" de la plateforme Ronne-Filchner 14 février 2010, 10h55.

Source - © 2008 MODIS Rapid Response Team, NASA Goddard Space Flight Center

Figure 20. Vue globale de la plateforme Ronne-Filchner le 14 février 2010

Ces dislocations de plateformes de glace sont normales et arrivent tous les étés, bien que l'importance de ces dislocations varient d'un été sur l'autre. Contrairement à la dislocation de la plateforme Wilkins qui avait été précédée de 20 ans de réductions et qui était vraisemblablement due au réchauffement climatique, les ruptures des plateformes de Mertz et de Ronne-Filchner ne sont pas forcément à mettre sur le compte du réchauffement climatique. Les climato-négationnistes insistent lourdement sur le fait qu'il y a toujours eu de telles dislocations (ils ont raison) et que la quantité de glace antarctique ne varie pas (et là, ils ont tort). Pour justifier leur assertion fausse (la calotte antarctique ne diminue pas de volume), les climato-négationnistes insistent sur le fait que la température antarctique est presque toujours négative (ils ont raison), que les glaciers de ce fait ne peuvent pas fondre (ils ont raison) et donc pas diminuer (et là, ils ont tort). En effet, une calotte glaciaire peut perdre de la glace de deux manières : à cause d'une accélération de sa fonte, ou à cause d'une augmentation de la vitesse des glaciers qui s'en échappent en direction de la mer, qui vont donner des plateformes de glace, qui vont se disloquer et générer des icebergs, qui eux vont fondre.

La paire de satellites GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) et des satellites radar permettant d'estimer les variations d'altitude par des procédés interférométriques permettent de mesurer avec précision la variation de volume des masses glaciaires antarctique et groenlandaise. Le verdict est sans appel : ces deux calottes perdent du volume. La NASA publie, par exemple, la courbe de variation du volume antarctique entre 2002 et 2009.

Source - © 2009 NASA/JPL

Figure 21. Variation de volume de la calotte antarctique entre 2002 et 2009

Si on fait l'approximation qu'1 km³ de glace a une masse de 10¹² kg, on a l'équivalnce 1 Gt ~ 1 km³. Cette perte semble surtout due à une accélération de la vitesse de fluage des glaciers. La variation "lissée" pour éliminer les variations (aléatoires) d'une année sur l'autre est 1000 Gt (~ 1000 km³) de glace perdue en 7 ans, soit en moyenne 140 km³/an.

La NASA avait déjà publié il y a quatre ans un résultat qualitatif montrant les régions antarctiques perdant de la glace, en particulier les plateformes qui s'amincissent et deviennent par là-même plus fragiles.

Source - © 2008 NASA/JPL-Caltech

Figure 22. Carte des régions antarctiques perdant de la glace publiée en 2008

jaune = perte faible ; violet = perte rapide ; blanc = variation inférieure aux incertitudes de mesure.

Les régions qui perdent le plus de glace correspondent aux plateformes, qui s'amincissent, et qui sont donc potentiellement plus fragiles.

Pour le Groenland, la NASA a donné des résultats plus quantitatifs le 19 février 2010. La perte est légèrement plus grande qu'en Antarctique : 1400 km³ pendant les mêmes 7 années, mais pour un volume total de la calotte 10 fois plus faible. L'importance relative de la perte de masse y est donc 14 fois plus forte. La NASA présente aussi les résultats sous forme d'une carte donnant les pertes (ou gains) annuels moyennés sur la période 2003-2008. La région centrale Nord voit la masse de glace augmenter (+ 25 cm/an si on converti cette augmentation de masse en variation de hauteur). C'est sans doute dû à une augmentation des chutes de neige non compensées par une augmentation de la fonte et/ou du fluage. Sur la majorité de la surface, il y a une diminution de l'épaisseur de la glace (-25 cm/an), due à une augmentation du fluage et à une augmentation de la fonte estivale (contrairement à l'Antarctique, la température dépasse 0°C pendant l'été sur une bonne portion du Groenland). La perte sur cette majorité de la surface l'emporte largement sur les gains (-200 km³/an).

Source - © 2008 NASA/JPL

Figure 23. Variation de la quantité de glace groenlandaise sur la période 2003-2008

Variation exprimée en cm de glace / an.

Les pertes sur les régions Sud et périphériques l'emportent largement sur les gains des régions centrales Nord (-200 km³/an en bilan global). On peut remarquer que les glaciers islandais perdent aussi de la masse.

Comment un réchauffement climatique pourrait-il entraîner une augmentation du fluage des calottes glaciaires vers la mer ? Le problème est loin d'être simple, et c'est l'une des grandes incertitudes pour estimer l'augmentation du niveau des mers d'ici la fin du siècle. Trois causes d'augmentation du fluage peuvent être proposées.