En 2012, le Groenland a vu sa calotte glaciaire prendre l’eau

Publié le 04.09.2013

Retour sur l’été 2012 : contrairement à la banquise antarctique, la banquise arctique a connu en septembre 2012 un nouveau record de fonte. Mais pour le chercheur américain Son V. Nghiem, la surprise est venue dès la mi-juillet d’observations du satellite Oceansat-2 qui révélaient le dégel de la calotte glaciaire groenlandaise sur la presque totalité de sa superficie. Un phénomène rare.

Face à un tel événement, Son V. Nghiem, en collaboration avec une équipe de scientifiques américains, a voulu s’assurer qu’il ne s’agissait pas d’erreurs de mesure, en croisant les données de plusieurs capteurs embarqués sur différents satellites. L’intérêt de combiner trois types de capteurs complémentaires à bord de quatre satellites indépendants réside en outre dans l’obtention d’observations les plus complètes possibles [1]. En détectant, 8 fois par période de 24 heures, l’état de fusion de la neige et de la glace jusqu’à 1 mètre de profondeur sur la totalité de la surface de l’inlandsis, et ce, avec une résolution spatiale élevée – à peine supérieure à 6 km –, les chercheurs ont pu reconstruire la carte d’évolution de la fonte estivale de la calotte du Groenland au cours du mois de juillet 2012.

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Dégel de l’inlandsis groenlandais les 8 et 12 juillet
Crédit image : Nicolo E. DiGirolamo, SSAI/NASA GSFC, and Jesse Allen, NASA Earth Observatory
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La cartographie met clairement en évidence deux pics de fonte extrême en plein cœur de l’été arctique : les 12 et 29 juillet. Si à la date du 8 juillet, 40% de la surface de l’inlandsis groenlandais est en état de fonte, ce chiffre grimpe à plus de 98% le 12 juillet. Le 22 juillet, l’ampleur de la fusion se réduit à 45% et ne concerne plus que la zone de percolation [2], mais le 29 juillet, l’inlandsis connaît un nouvel épisode de fonte sur près de 80% de sa surface.

Outre l’envergure du phénomène, ce qui étonne les scientifiques, c’est de constater que la totalité de la zone de neige sèche du centre du Groenland n’est pas épargnée. Le dégel de cette zone polaire froide, de haute latitude mais aussi d’altitude élevée – au-dessus de 3 000 mètres –, est inédit sur trente années d’observations satellitaires. A la station de recherche Summit, située au sommet de la calotte glaciaire à une altitude de plus de 3 200 mètres, les chercheurs observent deux événements de fonte les 12 et 29 juillet, alors même que le 29, à plus basse altitude, certaines zones sont exemptes de tout dégel. Des mesures effectuées sur le terrain (mesures de température, stratigraphies des carottes de névé, observations visuelles de l’état du manteau neigeux) viennent confirmer ces résultats. A Summit, la fonte de la neige est visible sur une étendue continue tout autour de la base.

Selon les chercheurs de cette étude, publiée en octobre 2012 dans la revue Geophysical Research Letters, la fonte extrême de la calotte pourrait s’expliquer par la succession et la persistance, de la fin du printemps jusqu’en été, d’anomalies de haute pression anticycloniques au-dessus du Groenland, se comportant comme des dômes de chaleur [3]. Ces anomalies intenses coïncideraient avec les pics de fonte. Cependant, dans une étude parue en avril 2013 dans la revue Nature, une autre équipe de scientifiques américains estime que l’advection d’air chaud n’explique pas à elle seule le phénomène. Ils pointent le rôle clé qu’aurait joué un type particulier de nuages : de minces nuages aqueux de basse altitude, fréquents au-dessus de l’océan Arctique, mais également présents au-dessus de la calotte glaciaire groenlandaise – et particulièrement de la base Summit – aux alentours du 12 juillet. Or ces nuages, constitués de gouttelettes d’eau liquide, avaient une épaisseur optique particulière : suffisamment faible pour laisser passer le rayonnement solaire, mais suffisamment importante pour amplifier le flux du rayonnement thermique descendant [4].

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Glace groenlandaise en fusion
Crédit photo : Marie and Alistair Knock
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Ces deux effets combinés auraient entraîné une élévation de la température de surface au-delà du point de fusion. Si les températures atmosphériques étaient à elles seules suffisantes pour déclencher la fusion de zones d’altitude, le dégel autour de Summit, quant à lui, n’aurait pas eu lieu sans l’effet conjoint de ces nuages aqueux, dont l’épaisseur optique était située dans une gamme étroite de valeurs, propres à intensifier le réchauffement de surface.

Cet épisode de fonte extrême de la calotte groenlandaise, qui s’est étendu brièvement jusqu’à la zone de neige sèche (y compris Summit), est sans précédent dans les annales des observations de télédétection spatiales et reste un événement rare à l’échelle paléoclimatique. Des carottes de névé prélevées à différents endroits du Groenland ont révélé qu’un tel phénomène avait déjà eu lieu il y a 123 ans. Ce dernier, datant de 1889, ne serait que l’un des huit événements de ce type à s’être produit au cours des 1 500 dernières années, le précédent remontant au petit optimum climatique médiéval, près de sept siècles auparavant [5].

Dans un article publié en mai 2013 dans le journal Geophysical Research Letters, des chercheurs suisses et américains replacent la fonte exceptionnelle de 2012 à Summit dans un contexte climatologique plus large. Les mesures de température de surface sur la période 1982-2011 indiquent une tendance au réchauffement de + 0,09±0,01 °C par an, un chiffre six fois plus élevé que celui observé à l’échelle planétaire (qui n’est que de 0,015 °C par an) et qui s’accélère avec le temps (+ 0,12±0,02 °C par an sur la période 1992-2011). Le réchauffement est plus important en hiver mais les conséquences sont plus fortes au cours de l’été boréal, en particulier sur l’élévation de l’isotherme 0 °C, ligne théorique qui délimite la zone de neige sèche [6]. Selon leurs mesures, l’isotherme 0 °C s’élèverait de 35 mètres par an autour de Summit, dans le centre ouest du Groenland. Les auteurs suggèrent ainsi de considérer la fonte exceptionnelle à Summit en 2012 comme une conséquence anticipée du réchauffement climatique en cours en Arctique. En extrapolant les tendances observées, ils estiment, avec un intervalle de confiance de 95%, que la zone de neige sèche autour de Summit se transformera à l’avenir en zone de percolation, et calculent – avec une probabilité de 50% – que la transition vers une fusion estivale annuelle pourrait avoir lieu autour de 2025 [7].

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Fusion de surface au Groenland
Crédit photo : Ace & Ace/ A Taste of Greenland
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Bien qu’une fusion d’une telle ampleur reste un phénomène exceptionnel, plusieurs travaux ont montré que l’inlandsis groenlandais tendait à diminuer et que cette perte de masse s’accélérait. Selon les recherches d’Eric Rignot et de ses collaborateurs, l’accélération de la perte de masse serait de l’ordre de - 21,9±1 Gt/an2 [8] sur la période 1992-2010, soit presque deux fois plus que celle des glaciers de montagne et autres calottes glaciaires. Si une telle accélération se maintenait dans les décennies à venir, elle aurait pour conséquence une élévation supplémentaire du niveau marin global de l’ordre de 56 cm à l’horizon 2100, par rapport aux projections du GIEC sur la contribution des inlandsis à l’augmentation du niveau de la mer (chiffre qui tient également compte de l’accélération de la perte de masse de l’inlandsis Antarctique). Cependant, dans un article paru dans la revue Nature Geoscience en juillet 2013, des chercheurs européens soulignent l’absence de consensus scientifique quant à l’origine de cette accélération. Les inlandsis sont soumis à divers processus se déroulant sur des échelles de temps différentes, depuis des variations journalières jusqu’à des variations séculaires. Or les variations à court terme peuvent être de grande amplitude [9] et atténuer ou amplifier un signal séculaire. L’accélération détectée de la perte de masse de la calotte groenlandaise est-elle due à une variabilité naturelle inhérente au système inlandsis-climat ou est-elle le signe de réels changements à long terme, seul cas de figure permettant une extrapolation de la tendance observée ? D’après les résultats de ces scientifiques européens, les séries temporelles de mesure, disponibles jusqu’à présent, sont trop restreintes pour différencier une réelle accélération d’une variabilité naturelle. La variabilité naturelle du climat, via celle de l’inlandsis groenlandais, ajoute une incertitude aux projections de montée des océans, qui pourraient ainsi être modifiées dans un sens ou dans l’autre.

Camille de Salabert, INIST-CNRS

[1]Combinaison de données de rétrodiffusion radar en bande Ku - très sensibles à l’humidité de la neige même sous une surface de neige recongelée - obtenues grâce à un diffusiomètre embarqué sur le satellite indien Oceansat-2, de mesures collectées par un imageur hyperfréquence SSM/I monté sur le satellite de l’US Air Force DMSP - qui permet également de détecter la présence d’eau liquide en surface ou sous la surface de neige ou de glace grâce aux variations d’émissivité -, et d’observations acquises au moyen du spectroradiomètre imageur de moyenne résolution MODIS installé à bord des satellites Aqua et Terra de la Nasa - qui permet de calculer la température superficielle de la glace.

[2]Zone de percolation : zone où l’eau de fonte de surface pénètre puis regèle au sein du manteau neigeux.

[3]La température à 500 mètres au-dessus du sol était pendant cette période légèrement inférieure au point de congélation.

[4]Rayonnement thermique descendant : rayonnement infrarouge réfléchi vers la terre par les nuages du fait de leur opacité.

[5]D’après l’étude des carottes de glace du forage GISP2 de plus de 3 000 mètres opéré à Summit.

[6]Isotherme 0 °C ou niveau de congélation : en un lieu donné, altitude la plus basse de la troposphère à laquelle la température de l’air est de 0 °C.

[7]Evolution sur plusieurs mois au cours de l’année 2004 de la répartition des différents types de glace et de neige du Groenland, vue depuis l’espace : site Aviso.

[8]La gigatonne représente un milliard de tonnes.

[9]Par exemple, les variations d’une année à l’autre des inlandsis peuvent atteindre plusieurs centaines de gigatonnes par an.

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