Eau de fonte en surface de la banquise
Crédit photo : Patrick Kelley, U.S. Geological Survey
Certains droits réservés : Licence Creative Commons

Comme le souligne Mark Serreze, chercheur au NSIDC (National Snow and Ice Data Center), la question de savoir si la banquise arctique disparaîtrait totalement en été, dans l’hypothèse d’une poursuite des émissions anthropiques de gaz à effet de serre au cours du XXI^e siècle, n’est déjà plus d’actualité ^[1]Les observations par satellite, disponibles depuis la fin des années soixante-dix, montrent un recul de la superficie de la banquise ces dernières décennies.. Ce qui l’est, c’est de quelle façon : de manière progressive ou en passant par un point de basculement (point au-delà duquel pourrait advenir une transition rapide et irréversible vers un océan glacial Arctique estival libre de glace) ? Déterminer si un tel seuil critique existe est une préoccupation légitime, en raison notamment de ses conséquences sur le climat de la planète, la vie marine arctique et le développement du transport maritime et de l’extraction des ressources dans la région.

Dans un article de la revue Geophysical Research Letters, quatre scientifiques de l’institut allemand Max Planck de météorologie affirment que cette inquiétude est sans fondement. Leur projection climatique pour le XXI^e siècle ^[2]Modèle climatique couplé de circulation générale océan-atmosphère MPI-OM/ECHAM5., dans le cas d’un scénario intermédiaire d’émissions (scénario A1B défini par le GIEC), montre une disparition complète de la banquise à partir de l’an 2070 – en septembre, à la fin de la saison de fonte -. Comment les diverses rétroactions entrent-elles alors en compétition pour amplifier ou amortir cette situation ? Pour le comprendre, les chercheurs ont accentué au moyen de plusieurs séries de simulations l’état initial, en partant d’un océan sans glace ^[3]Zone circonscrite au détroit de Béring, au détroit de Fram et au trait d’union le plus court entre le Spitzberg et la partie la plus au nord de Nouvelle-Zemble, soit 8,4 millions de kilomètres carrés. dès début juillet – c’est-à-dire à l’arrivée de la saison estivale – sur trois années successives, tous les vingt ans.

Ours polaire glissant sur une fine couche de glace marine
Crédit photo : Patrick Kelley, U.S. Geological Survey
Certains droits réservés : Licence Creative Commons

La conclusion est surprenante : la disparition totale de la couverture de glace marine à la fin d’un été de ce siècle serait réversible, et ce, en un temps très court : deux années seulement, là où l’on aurait pu s’attendre à la persistance d’un océan libéré des glaces pendant plusieurs années ! La raison ? L’hiver.

L’analyse du bilan énergétique permet d’expliquer le mécanisme. L’absence de banquise, couche de glace isolante à l’interface atmosphère-océan, a pour conséquence une accumulation de chaleur par l’océan Arctique en été, avec comme corollaire un retard dans la formation de jeunes glaces de mer à l’automne suivant. Ce retard impacterait l’épaisseur de la couche de glace printanière, couche tellement mince qu’elle fondrait en totalité une fois l’été survenu. Mais ce scénario est chamboulé par la seconde répercussion sur l’océan de l’absence de banquise : l’excès de chaleur océanique accumulée en été se dissiperait très rapidement, au cours de l’automne et de l’hiver suivants, vers les couches de l’atmosphère via des flux thermiques à grande échelle. Si bien que finalement suffisamment de glace pourrait se reformer et résister à la fonte estivale subséquente.

Etant donné que, même en l’absence d’un point de basculement, la disparition de la glace marine estivale semble inéluctable, y aurait-il quelques motifs d’optimisme face aux changements en cours ?

Jeune groenlandais sur la banquise, Uummannaq
Crédit photo : Lawrence Hislop
Source : UNEP/GRID-Arendal

Dans une étude parue en 2009 ^[4]Article de Biogeosciences en accès libre : The Arctic Ocean marine carbon cycle: evaluation of air-sea CO2 exchanges, ocean acidification impacts and potential feedbacks., deux chercheurs prévoyaient qu’avec la réduction graduelle de l’étendue de glace de mer, associée à l’augmentation concomitante de la productivité biologique marine qui en résulterait ^[5]La production biologique primaire due au phytoplancton est stimulée par un flux supplémentaire de rayonnement solaire à la suite de la réduction de la banquise., l’océan glacial Arctique pourrait séquestrer une importante quantité additionnelle de gaz carbonique atmosphérique – l’un des principaux gaz à effet de serre -, ralentissant ainsi le réchauffement global. Actuellement, alors qu’avec ses 14 millions de kilomètres carrés, sa superficie n’équivaut qu’à 3% de la surface totale des océans du monde, et bien qu’il soit en grande partie recouvert de glaces, les échanges gazeux à l’interface air/mer représenteraient de 5 à 14% de la capture totale du CO₂ atmosphérique. Ce potentiel d’absorption élevé de l’océan Arctique est dû à ses eaux froides et à la forte production biologique de ses mers marginales. Récemment pourtant, l’hypothèse encourageante avancée par ces chercheurs ^[6]Projection faite sur la base d’observations menées soit dans des marges océaniques hautement productives, soit dans des zones récemment libérées des glaces et ouvertes au rayonnement solaire, donc dans des conditions particulières. a été battue en brèche, du moins en partie, par une équipe rassemblant des scientifiques de diverses nationalités (américaine, canadienne, chinoise, coréenne et japonaise).

Au cours de l’été 2008, naviguant depuis la latitude du détroit de Béring jusqu’au-delà du 75° parallèle, sur tout un secteur du bassin canadien (à l’ouest de l’océan Arctique) où le recul de la banquise est conséquent depuis dix ans, ce groupe de scientifiques a effectué des mesures de différents paramètres océaniques : pression partielle en CO₂, température, salinité, alcalinité, carbone inorganique dissous.

Atmosphère, glace de mer et océan en interaction
Crédit photo : Patrick Kelley, U.S. Geological Survey
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La comparaison avec des relevés datant des étés 1994 et 1999 sur cette même zone révèle dans la partie récemment libérée des glaces, au nord-est du bassin canadien, un résultat étonnant : un large périmètre de séquestration modérée de ce gaz à effet de serre, contrairement à ce qui était attendu.

Selon ces scientifiques, face au réchauffement de l’Arctique, un mécanisme en deux temps s’instaurerait : dans un avenir proche, au fur et à mesure de la fonte de la banquise, la capture en CO₂ par l’océan s’amplifierait, avec l’augmentation des surfaces d’eaux libres et des périodes sans glace (voir note 5), corroborant l’hypothèse de la première équipe. Mais par la suite, la captation diminuerait rapidement, la concentration élevée en dioxyde de carbone dans la couche de mélange ^[7]Couche en surface des océans où ont lieu des phénomènes d’homogénéisation turbulente liés au contact avec l’atmosphère., à la surface de la mer, jouant en quelque sorte le rôle de barrière face à de futures invasions en gaz carbonique atmosphérique ^[8]Le moteur de la dissolution du gaz carbonique dans les eaux marines est constitué par le gradient de pression partielle de ce gaz à l’interface air-mer. Dans la deuxième phase du mécanisme, du fait de la pression partielle déjà élevée en CO₂ à la surface de l’océan, le gradient de pression est affaibli et une quantité réduite de gaz peut se dissoudre. Par ailleurs, d’autres facteurs interviennent limitant la captation du CO₂. En effet, la pression partielle s’équilibre très vite avec celle de l’atmosphère, en raison d’une faible profondeur de la couche de mélange océanique (limitée à 20 mètres en été dans le bassin canadien), d’une forte stratification océanique (due à un apport accru en eau produite par la fonte de la glace de mer), du réchauffement des eaux de surface et d’une faible fixation biologique du CO₂, d’ailleurs confirmée par les concentrations en chlorophylle issues des images satellite. Cette assimilation biologique est réduite à cause de l’un des facteurs limitant de ce processus : un apport insuffisant en nitrate dans la couche mélangée océanique, résultat de l’importante stratification océanique..

A l’instar de l’océan Austral, l’océan glacial Arctique ne deviendrait donc pas à long terme le puits de carbone escompté pour lutter contre le réchauffement climatique.