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La calotte glaciaire en tant qu’enregistrement des climats passéesmodifier
La calotte glaciaire, composée de couches de neige comprimée datant de plus de 100 000 ans, contient dans sa glace le plus précieux enregistrement actuel des climats passés. Au cours des dernières décennies, les scientifiques ont foré des carottes de glace jusqu’à 4 kilomètres (2,5 mi) de profondeur. Les scientifiques ont, en utilisant ces carottes de glace, obtenu des informations sur (des approximations pour) la température, le volume des océans, les précipitations, la chimie et la composition des gaz de la basse atmosphère, les éruptions volcaniques, la variabilité solaire, la productivité de la surface de la mer, l’étendue du désert et les incendies de forêt. Cette variété de proxies climatiques est plus grande que dans tout autre enregistreur naturel du climat, tel que les cernes d’arbres ou les couches de sédiments.
La fonte des glaces
De nombreux scientifiques qui étudient l’ablation de la glace au Groenland considèrent qu’une augmentation de la température de deux ou trois degrés Celsius entraînerait une fonte complète de la glace du Groenland et laisserait le Groenland complètement immergé dans l’eau. Située dans l’Arctique, la calotte glaciaire du Groenland est particulièrement vulnérable au changement climatique. On pense que le climat arctique se réchauffe rapidement et que des changements de retrait beaucoup plus importants sont prévus dans l’Arctique. La calotte glaciaire du Groenland a connu une fonte record au cours des dernières années depuis la tenue de registres détaillés et devrait contribuer considérablement à l’élévation du niveau de la mer ainsi qu’à d’éventuels changements dans la circulation océanique à l’avenir. La surface de la nappe qui subit la fonte aurait augmenté d’environ 16% entre 1979 (date du début des mesures) et 2002 (données les plus récentes). La zone de fusion en 2002 a battu tous les records précédents. Le nombre de tremblements de terre glaciaires sur le glacier Helheim et les glaciers du nord-ouest du Groenland a considérablement augmenté entre 1993 et 2005. En 2006, les variations mensuelles estimées de la masse de la calotte glaciaire du Groenland suggèrent qu’elle fond à un rythme d’environ 239 kilomètres cubes (57 mi cu) par an. Une étude plus récente, basée sur des données retraitées et améliorées entre 2003 et 2008, fait état d’une tendance moyenne de 195 kilomètres cubes (47 mi cu) par an. Ces mesures proviennent du satellite GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) de l’agence spatiale américaine, lancé en 2002, comme le rapporte la BBC. En utilisant les données de deux satellites d’observation au sol, ICESAT et ASTER, une étude publiée dans Geophysical Research Letters (septembre 2008) montre que près de 75% de la perte de glace du Groenland remonte à de petits glaciers côtiers.
Si la totalité des 2 850 000 km3 (684 000 mi cu) de glace fondait, le niveau mondial de la mer augmenterait de 7,2 m (24 pi). Récemment, les craintes se sont accrues que le changement climatique continu fasse franchir à la calotte glaciaire du Groenland un seuil où la fonte à long terme de la calotte glaciaire est inévitable. Les modèles climatiques prévoient que le réchauffement local au Groenland sera de 3 ° C (5 ° F) à 9 ° C (16 ° F) au cours de ce siècle. Les modèles de calotte glaciaire projettent qu’un tel réchauffement déclencherait la fonte à long terme de la calotte glaciaire, conduisant à une fonte complète de la calotte glaciaire (au cours des siècles), entraînant une élévation du niveau mondial de la mer d’environ 7 mètres (23 pieds). Une telle hausse inonderait presque toutes les grandes villes côtières du monde. La vitesse à laquelle la fonte finirait par se produire est une question de discussion. Selon le rapport du GIEC de 2001, un tel réchauffement, s’il était empêché de s’élever davantage après le 21e siècle, entraînerait une élévation du niveau de la mer de 1 à 5 mètres au cours du prochain millénaire en raison de la fonte de la calotte glaciaire du Groenland. Certains scientifiques ont averti que ces taux de fusion sont trop optimistes car ils supposent une progression linéaire plutôt qu’erratique. James E. Hansen a fait valoir que de multiples rétroactions positives pourraient conduire à une désintégration non linéaire de la calotte glaciaire beaucoup plus rapide que ce que prétend le GIEC. Selon un article de 2007, « nous ne trouvons aucune preuve de décalages millénaires entre le forçage et la réponse de la calotte glaciaire dans les données paléoclimatiques. Un temps de réponse de la calotte glaciaire de plusieurs siècles semble probable, et nous ne pouvons pas exclure de grands changements à des échelles de temps décennales une fois que la fonte de surface à grande échelle est en cours. »
La zone de fonte, où la chaleur estivale transforme la neige et la glace en bassins d’eau de fonte fondante et fondante, s’est développée à un rythme accéléré ces dernières années. Lorsque l’eau de fonte s’infiltre à travers les fissures de la nappe, elle accélère la fonte et, à certains endroits, permet à la glace de glisser plus facilement sur le substrat rocheux en contrebas, accélérant son mouvement vers la mer. En plus de contribuer à l’élévation du niveau mondial de la mer, le processus ajoute de l’eau douce à l’océan, ce qui peut perturber la circulation océanique et donc le climat régional. En juillet 2012, cette zone de fonte s’est étendue à 97% de la couverture de glace. Les carottes de glace montrent que de tels événements se produisent environ tous les 150 ans en moyenne. La dernière fois qu’une fonte aussi importante s’est produite, c’était en 1889. Cette fonte particulière peut faire partie d’un comportement cyclique; cependant, Lora Koenig, un glaciologue de Goddard a suggéré que « …si nous continuons à observer des événements de fonte comme celui-ci dans les années à venir, ce sera inquiétant. »Le réchauffement climatique augmente la croissance des algues sur la calotte glaciaire. Cela assombrit la glace, ce qui lui fait absorber plus de lumière solaire et augmente potentiellement le taux de fusion.
L’eau de fonte autour du Groenland peut transporter des nutriments en phase dissoute et en phase particulaire vers l’océan. Les mesures de la quantité de fer dans l’eau de fonte de la calotte glaciaire du Groenland montrent qu’une fonte importante de la calotte glaciaire pourrait ajouter à l’océan Atlantique une quantité de ce micronutriment équivalente à celle ajoutée par la poussière en suspension dans l’air. Cependant, une grande partie des particules et du fer provenant des glaciers autour du Groenland peuvent être piégés dans les vastes fjords qui entourent l’île et, contrairement à l’océan austral HNLC où le fer est un micronutriment limitant largement, la production biologique dans l’Atlantique Nord n’est soumise qu’à des périodes de limitation du fer très limitées spatialement et temporellement. Néanmoins, une productivité élevée est observée à proximité immédiate des principaux glaciers marins de terminaison autour du Groenland, ce qui est attribué aux apports d’eau de fonte entraînant la remontée d’eau de mer riche en macronutriments.
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Jusqu’en 2007, taux de diminution de la hauteur de la calotte glaciaire en cm par an.
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Modélisation des résultats de l’élévation du niveau de la mer sous différents scénarios de réchauffement.
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Image satellite des étangs de fonte sombres.
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Changement d’albédo au Groenland
Observation et recherche depuis 2010Edit
Dans une étude publiée en 2013 dans Nature, 133 chercheurs ont analysé un noyau de glace du Groenland provenant de l’interglaciaire de l’Eémien. Ils ont conclu qu’au cours de cette période géologique, il y a environ 130 000 à 115 000 ans, le SIG (calotte glaciaire du Groenland) était 8 degrés C plus chaud qu’aujourd’hui. Cela a entraîné une diminution de l’épaisseur de la calotte glaciaire du nord-ouest du Groenland de 400 ± 250 mètres, atteignant des altitudes de surface il y a 122 000 ans de 130 ± 300 mètres plus basses qu’à l’heure actuelle.
Les chercheurs ont considéré que les nuages pourraient améliorer la fonte de la calotte glaciaire du Groenland. Une étude publiée dans Nature en 2013 a révélé que des nuages optiquement minces porteurs de liquide s’étendaient cette zone de fonte extrême de juillet 2012, tandis qu’une étude de Nature Communications en 2016 suggère que les nuages améliorent en général le ruissellement de l’eau de fonte de la calotte glaciaire du Groenland de plus de 30% en raison d’une diminution du recongélation de l’eau de fonte dans la couche de sapins la nuit.
Une étude réalisée en 2015 par les climatologues Michael Mann de Penn State et Stefan Rahmstorf de l’Institut de recherche sur l’impact du climat de Potsdam suggère que la goutte froide observée dans l’Atlantique Nord pendant des années de records de température est un signe que la circulation de renversement méridional (AMOC) de l’océan Atlantique pourrait s’affaiblir. Ils ont publié leurs résultats, et ont conclu que la circulation AMOC montre un ralentissement exceptionnel au cours du siècle dernier, et que la fonte du Groenland est un contributeur possible.
Une étude publiée en 2016, par des chercheurs de l’Université de Floride du Sud, du Canada et des Pays-Bas, a utilisé des données satellitaires GRACE pour estimer le flux d’eau douce en provenance du Groenland. Ils ont conclu que le ruissellement d’eau douce s’accélère et pourrait éventuellement provoquer une perturbation de l’AMOC à l’avenir, ce qui affecterait l’Europe et l’Amérique du Nord.
Les États-Unis ont construit une base nucléaire secrète, appelée Camp Century, dans la calotte glaciaire du Groenland. En 2016, un groupe de scientifiques a évalué l’impact environnemental et estimé qu’en raison de l’évolution des conditions météorologiques au cours des prochaines décennies, l’eau de fonte pourrait libérer les déchets nucléaires, 20 000 litres de déchets chimiques et 24 millions de litres d’eaux usées non traitées dans l’environnement. Cependant, jusqu’à présent, ni les États-Unis ni le Danemark n’ont pris la responsabilité du nettoyage.
Une étude internationale de 2018 a révélé que l’effet fertilisant de l’eau de fonte autour du Groenland est très sensible à la profondeur de la ligne d’échouement du glacier à laquelle elle est libérée. Le retrait des grands glaciers marins du Groenland à l’intérieur des terres diminuera l’effet fertilisant de l’eau de fonte – même avec de nouvelles augmentations importantes du volume des rejets d’eau douce.
Le 13 août 2020, Communications Earth and Environment, une revue de recherche sur la nature, a publié une étude sur « La perte de glace dynamique de la calotte glaciaire du Groenland entraînée par un retrait soutenu des glaciers ». La situation a été décrite comme étant au-delà du « point de non-retour » et attribuée à deux facteurs, « l’augmentation du ruissellement des eaux de fonte de surface et l’ablation des glaciers de sortie de terminaison marine via le vêlage et la fonte sous-marine, appelée décharge de glace. »
Le 20 août 2020, les scientifiques ont rapporté que la calotte glaciaire du Groenland avait perdu une quantité record de 532 milliards de tonnes de glace en 2019, dépassant l’ancien record de 464 milliards de tonnes en 2012 et revenant à des taux de fonte élevés, et fournissent des explications à la réduction des pertes de glace en 2017 et 2018.
Le 31 août 2020, des scientifiques ont signalé que les pertes de calottes glaciaires observées au Groenland et en Antarctique suivaient les scénarios les plus défavorables des projections de l’élévation du niveau de la mer du Cinquième rapport d’évaluation du GIEC.
Processus de fusion depuis 2000Edit
- Entre 2000 et 2001: Le glacier Petermann du nord du Groenland a perdu 85 kilomètres carrés (33 milles carrés) de glace flottante.
- Entre 2001 et 2005: Sermeq Kujalleq s’est séparé, perdant 93 kilomètres carrés (36 milles carrés) et a sensibilisé le monde entier à la réponse glaciaire au changement climatique mondial.
- Juillet 2008: Des chercheurs surveillant des images satellites quotidiennes ont découvert qu’un morceau de Petermann de 28 kilomètres carrés (11 milles carrés) s’est détaché.
- Août 2010 : Une nappe de glace de 260 kilomètres carrés s’est détachée du glacier Petermann. Des chercheurs du Service canadien des glaces ont localisé le vêlage à partir d’images satellites de la NASA prises le 5 août. Les images ont montré que Petermann a perdu environ un quart de son plateau de glace flottant de 70 km de long (43 milles).
- Juillet 2012 : Une autre grande calotte glaciaire double de la superficie de Manhattan, d’environ 120 kilomètres carrés (46 milles carrés), s’est détachée du glacier Petermann au nord du Groenland.
- En 2015, le glacier Jakobshavn a vêlé d’un iceberg d’environ 1 400 mètres d’épaisseur et d’une superficie d’environ 13 km2.
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Les mesures par satellite de la couverture de glace du Groenland de 1979 à 2009 révèlent une tendance à l’augmentation de la fonte.
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Les données satellitaires MODIS et QuikSCAT de la NASA de 2007 ont été comparées pour confirmer la précision des différentes observations de fusion.
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Cette animation narrative montre le changement accumulé de l’élévation de la calotte glaciaire du Groenland entre 2003 et 2012.
Deux mécanismes ont été utilisés pour expliquer le changement de vitesse des glaciers de sortie des calottes glaciaires du Groenland. Le premier est l’effet accru de l’eau de fonte, qui repose sur une fonte de surface supplémentaire, canalisée à travers des moulins atteignant la base du glacier et réduisant le frottement grâce à une pression d’eau de base plus élevée. (Toutes les eaux de fonte ne sont pas retenues dans la calotte glaciaire et certains moulins se déversent dans l’océan, avec une rapidité variable.) Cette idée a été observée comme la cause d’une brève accélération saisonnière allant jusqu’à 20% sur Sermeq Kujalleq en 1998 et 1999 au Swiss Camp.(L’accélération a duré entre deux et trois mois et a été inférieure à 10 % en 1996 et 1997 par exemple. Ils ont conclu que le « couplage entre la fonte de surface et l’écoulement de la calotte glaciaire fournit un mécanisme de réponses dynamiques rapides, à grande échelle, des calottes glaciaires au réchauffement climatique ». L’examen du récent drainage rapide des lacs supra-glaciaires a permis de documenter les changements de vitesse à court terme dus à de tels événements, mais ils n’avaient que peu d’importance pour le débit annuel des grands glaciers de sortie.
Le second mécanisme est un déséquilibre de force au niveau du front de vêlage dû à un amincissement provoquant une réponse non linéaire importante. Dans ce cas, un déséquilibre des forces au front de vêlage se propage en amont du glacier. L’amincissement rend le glacier plus flottant, réduisant les forces de frottement arrière, à mesure que le glacier devient plus à flot au front de vêlage. Le frottement réduit dû à une plus grande flottabilité permet une augmentation de la vitesse. Cela revient à lâcher un peu le frein d’urgence. La force résistive réduite au front de vêlage est ensuite propagée vers le haut du glacier par extension longitudinale en raison de la réduction de la contre-force. Pour les sections de flux de glace des grands glaciers de sortie (en Antarctique également), il y a toujours de l’eau à la base du glacier qui aide à lubrifier le flux.
Si l’effet accru de l’eau de fonte est la clé, alors comme l’eau de fonte est un apport saisonnier, la vitesse aurait un signal saisonnier et tous les glaciers subiraient cet effet. Si l’effet de déséquilibre de force est la clé, alors la vitesse se propagera vers le haut du glacier, il n’y aura pas de cycle saisonnier et l’accélération se concentrera sur le vêlage des glaciers.Le glacier Helheim, à l’est du Groenland, avait un terminus stable des années 1970 à 2000. En 2001-2005, le glacier a reculé de 7 km (4.3 mi) et accéléré de 20 à 33 m ou 70 à 110 pi / jour, tout en s’éclaircissant jusqu’à 130 mètres (430 pi) dans la région de terminus. Le glacier Kangerdlugssuaq, à l’Est du Groenland, a eu une histoire de terminus stable de 1960 à 2002. La vitesse du glacier était de 13 m ou 43 pi/jour dans les années 1990. En 2004-2005, elle a accéléré à 36 m ou 120 pi/jour et s’est amincie jusqu’à 100 m (300 pi) dans la partie inférieure du glacier. Sur Sermeq Kujalleq, l’accélération a commencé au front de vêlage et s’est propagée jusqu’au glacier 20 km (12 mi) en 1997 et jusqu’à 55 km (34 mi) à l’intérieur des terres en 2003. Sur Helheim, l’éclaircie et la vitesse se sont propagées vers le haut du glacier à partir du front de vêlage. Dans chaque cas, les principaux glaciers de sortie ont accéléré d’au moins 50%, ce qui est beaucoup plus important que l’impact noté en raison de l’augmentation des eaux de fonte en été. Sur chaque glacier, l’accélération ne s’est pas limitée à l’été, persistant tout au long de l’hiver lorsque l’eau de fonte de surface est absente.
Un examen de 32 glaciers d’exutoire dans le sud-est du Groenland indique que l’accélération n’est significative que pour les glaciers d’exutoire à terminaison marine – des glaciers qui se jettent dans l’océan. Une étude de 2008 a noté que l’amincissement de la calotte glaciaire est le plus prononcé pour l’exutoire de terminaison marine glaciers.As à la suite de ce qui précède, tous ont conclu que la seule séquence plausible d’événements est qu’un amincissement accru des régions terminales, des glaciers de sortie de terminaison marine, a mis à la terre les langues glaciaires et a ensuite permis une accélération, un retrait et un amincissement supplémentaire.
Les températures plus chaudes dans la région ont entraîné une augmentation des précipitations au Groenland, et une partie de la masse perdue a été compensée par une augmentation des chutes de neige. Cependant, il n’y a qu’un petit nombre de stations météorologiques sur l’île, et bien que les données satellitaires puissent examiner l’ensemble de l’île, elles ne sont disponibles que depuis le début des années 1990, ce qui rend l’étude des tendances difficile. Il a été observé qu’il y a plus de précipitations là où il fait plus chaud, jusqu’à 1,5 mètre par an sur le flanc sud-est, et moins de précipitations ou aucune sur les 25 à 80% (selon la période de l’année) de l’île qui est plus froide.
Taux de changementdit
Plusieurs facteurs déterminent le taux net de croissance ou de déclin. Il s’agit de
- Taux d’accumulation et de fonte de la neige dans les parties centrales
- Fonte de la neige de surface et de la glace qui s’écoule ensuite dans les moulins, tombe et s’écoule vers le substrat rocheux, lubrifie la base des glaciers et affecte la vitesse du mouvement glaciaire. Cet écoulement est impliqué dans l’accélération de la vitesse des glaciers et donc de la vitesse de vêlage glaciaire.
- Fonte de la glace le long des marges de la nappe (ruissellement) et de l’hydrologie basale,
- Vêlage des icebergs dans la mer à partir des glaciers de sortie également le long des bords de la nappe
L’explication du mouvement glaciaire accéléré vers la côte et du vêlage des icebergs ne tient pas compte d’un autre facteur causal: l’augmentation du poids de la calotte glaciaire centrale des hautes terres. À mesure que l’inlandsis central s’épaissit, ce qu’il a depuis au moins sept décennies, son poids plus important provoque une force horizontale vers l’extérieur au niveau du substrat rocheux. Cela semble à son tour avoir augmenté le vêlage glaciaire sur les côtes Des preuves visuelles d’une épaisseur accrue de la calotte glaciaire des hautes terres centrales existent dans les nombreux avions qui ont effectué des atterrissages forcés sur la calotte glaciaire depuis les années 1940. Ils ont atterri à la surface et ont ensuite disparu sous la glace. Un exemple notable est l’avion de chasse Lockheed P-38F Lightning de la Seconde Guerre mondiale Glacier Girl qui a été exhumé de 268 pieds de glace en 1992 et restauré en état de vol après avoir été enterré pendant plus de 50 ans. Il a été récupéré par des membres de la Société d’expédition du Groenland après des années de recherche et d’excavation, finalement transporté au Kentucky et remis en état de vol.
Le Troisième rapport d’évaluation du GIEC (2001) a estimé l’accumulation à 520 ± 26 Gigatonnes de glace par an, le ruissellement et la fonte du fond à 297 ±32 Gt/an et 32 ±3 Gt/an, respectivement, et la production d’iceberg à 235 ±33 Gt/an. Dans l’ensemble, le GIEC estime -44 ± 53 Gt / an, ce qui signifie que la calotte glaciaire pourrait actuellement fondre. Les données de 1996 à 2005 montrent que la calotte glaciaire s’amincit encore plus rapidement que prévu par le GIEC. Selon l’étude, en 1996, le Groenland perdait environ 96 km3 ou 23,0 mi cu par an en volume de sa calotte glaciaire. En 2005, cela avait augmenté à environ 220 km3 ou 52,8 mi cu par an en raison de l’éclaircie rapide près de ses côtes, alors qu’en 2006, il était estimé à 239 km3 (57,3 mi cu) par an. On a estimé qu’en 2007, la fonte de la calotte glaciaire du Groenland était plus élevée que jamais, 592 km3 (142,0 mi cu). De plus, les chutes de neige étaient inhabituellement faibles, ce qui a conduit à un négatif sans précédent de -65 km3 (-15.6 cu mi) Bilan massique de surface. Si le vêlage des icebergs a eu lieu en moyenne, le Groenland a perdu 294 Gt de sa masse en 2007 (un km3 de glace pèse environ 0,9 Gt).
Le Quatrième rapport d’évaluation du GIEC (2007) a noté qu’il est difficile de mesurer précisément le bilan massique, mais la plupart des résultats indiquent une accélération de la perte de masse du Groenland au cours des années 1990 jusqu’en 2005. L’évaluation des données et des techniques suggère un bilan massique de la calotte glaciaire du Groenland compris entre une croissance de 25 Gt/an et une perte de 60 Gt/ an de 1961 à 2003, une perte de 50 à 100 Gt/an de 1993 à 2003 et une perte à des taux encore plus élevés entre 2003 et 2005.
L’analyse des données gravitationnelles des satellites GRACE indique que la calotte glaciaire du Groenland a perdu environ 2900 Gt (0,1 % de sa masse totale) entre mars 2002 et septembre 2012. Le taux moyen de perte de masse pour 2008-2012 était de 367 Gt / an.
Une étude publiée en 2020 a estimé, en combinant 26 estimations individuelles du bilan massique obtenues en suivant les changements du volume, de la vitesse et de la gravité de la calotte glaciaire du Groenland dans le cadre de la calotte glaciaire Exercice d’inter-comparaison du bilan massique, selon lequel la calotte glaciaire du Groenland avait perdu un total de 3 902 gigatonnes (Gt) de glace entre 1992 et 2018. Le taux de perte de glace a augmenté au fil du temps, passant de 26 ± 27 Gt/an entre 1992 et 1997 à 244 ± 28 Gt/an entre 2012 et 2017 avec un taux de perte de masse maximal de 275 ± 28 Gt/an entre 2007 et 2012.
Un article sur les records de température du Groenland montre que l’année la plus chaude jamais enregistrée a été 1941, tandis que les décennies les plus chaudes ont été les années 1930 et 1940.Les données utilisées provenaient de stations situées sur les côtes sud et ouest, dont la plupart n’ont pas fonctionné de manière continue pendant toute la période d’étude.
Alors que les températures de l’Arctique ont généralement augmenté, il y a une discussion concernant les températures au-dessus du Groenland. Tout d’abord, les températures de l’Arctique sont très variables, ce qui rend difficile le discernement de tendances claires au niveau local. De plus, jusqu’à récemment, une zone de l’Atlantique Nord comprenant le sud du Groenland était l’une des seules zones au monde présentant un refroidissement plutôt qu’un réchauffement au cours des dernières décennies, mais ce refroidissement a été remplacé par un fort réchauffement au cours de la période 1979-2005.