La couche de glace recouvrant les régions polaires, un élément essentiel de la cryosphère, façonne les paysages, influence le climat mondial et abrite des écosystèmes uniques. Cet article explore en profondeur la définition de cette couche de glace, sa formation, son évolution et son rôle crucial dans le système terrestre.
Définition et Terminologie
Une couche de glace, dans le contexte des régions polaires, est définie comme une étendue de glace d'épaisseur variable qui se forme à la surface d'une étendue d'eau par la solidification des premières couches d'eau. Plus spécifiquement, il s'agit de la couche de glace recouvrant les mers dans les régions polaires. Lorsqu'elle est reliée à la terre et forme une banquette continue le long du rivage, on parle de banquise côtière.
Il est important de distinguer la banquise des icebergs et des plates-formes glaciaires. La banquise se forme directement à partir de l'eau de mer, tandis que les icebergs sont des fragments de glace terrestre détachés des glaciers ou des plates-formes glaciaires. Les plates-formes glaciaires, quant à elles, sont des prolongements flottants de la calotte continentale.
Formation et Évolution des Calottes Polaires
Les calottes polaires sont d'immenses masses de glace qui recouvrent les régions polaires de la Terre. Leur formation est un processus lent qui s'étale sur des milliers, voire des millions d'années. Elle résulte de l'accumulation progressive de neige dans des régions où les températures restent extrêmement basses toute l'année, empêchant ainsi la neige de fondre entièrement.
Dans les zones polaires, les températures restent généralement en dessous de zéro tout au long de l'année, ce qui permet à la neige de s'accumuler régulièrement. Avec le temps, les couches successives de neige s'écrasent sous le poids des nouvelles neiges, se compactent et se transforment en glace. La neige fraîche se tasse progressivement au fur et à mesure qu'elle s'enfonce sous les couches successives et les bulles d'air emprisonnées disparaissent peu à peu sous le poids. La diagenèse, ou transformation de la neige en glace par expulsion de l'air qu'elle contient, n'est possible que si l'alimentation neigeuse excède l'ablation (par fusion ou sublimation).
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L'amoncellement de glace s'est épaissi au cours des millénaires passés, en suivant les variations globales du climat terrestre. Lors d'un maximum glaciaire par exemple, le niveau marin s'abaisse et le volume de la calotte augmente. À l'inverse, un réchauffement du climat réduit la surface générale de la calotte - tant par la fonte que par l'effritement accéléré des plates-formes - mais, en même temps, l'augmentation des précipitations l'épaississent plus rapidement.
On peut dire que chaque année, 2 000 km³ de neige sont ainsi rajoutés à la calotte antarctique et qu'une égale quantité doit, grosso modo, s'évacuer en mer par vêlage (rupture et formation d’un iceberg) des glaciers et plates-formes de glace situés sur la côte.
Répartition Géographique et Caractéristiques des Calottes Polaires
Les principales calottes polaires de la Terre sont situées :
- Au pôle Nord : englobant l'océan Arctique ainsi que des territoires environnants comme le Groenland, le nord du Canada, la Russie, la Norvège et l'Alaska.
- En Antarctique : un continent presque entièrement recouvert de glace, situé dans l'hémisphère Sud.
La calotte glaciaire antarctique a des dimensions gigantesques. Trente millions de km² d'eau sont retenus ici : 90 % de toute la glace terrestre ! Cette calotte continentale ou islandsis, est inégalement répartie. La portion qui recouvre l'Antarctique de l'Est (que l’on peut appeler la calotte de l’Est) s'étend sur 10 millions de Km² tandis que la calotte Ouest est 5 fois plus réduite et 2 fois moins épaisse. En revanche, au Dôme Argus, la calotte ne mesure que 1 000 m d'épaisseur malgré une altitude de 4 000 m, car à cet endroit-là, elle recouvre totalement une montagne sous-glaciaire : le massif Gamburtsev.
La glace n'est pas immobile : elle s'écoule vers la mer à la vitesse de quelques millimètres par an au cœur des terres et jusqu’à 4 km par an à la périphérie. Cet écoulement lent s'effectue par déformation des couches, comme une cire : les particules de glace « descendent » tout en se déplaçant. Localement, les glaciers, véritables drains de la calotte installés dans les creux du relief, sont beaucoup plus rapides : de l'eau de fonte sépare la glace du roc favorisant ainsi le glissement. Le glacier le plus grand (du monde) est le Lambert, dans les monts du Prince Charles : il mesure 400 km de long sur 40 km de large. Le plus rapide est le Shirase, qui progresse de plus de 5 mètres par jour. En moyenne, la neige tombée au centre du continent met 500 000 ans pour atteindre la mer. Au cours de ces déplacements, si la glace passe sur une bosse du socle, la surface se fendille en un jeu de crevasses d'une quarantaine de mètres de profondeur ; recouverts de ponts de neige, ces abîmes tendent de terribles pièges aux explorateurs. Aujourd'hui, les mouvements de la calotte et sa structure sont étudiés par satellite.
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Rôle Climatique et Environnemental des Calottes Polaires
Les calottes polaires jouent un rôle essentiel dans la régulation du climat mondial, le niveau de la mer et l'équilibre des écosystèmes polaires.
- Régulation de la température mondiale : Grâce à leur couleur blanche, ces masses de glace ont un fort albédo, c’est-à-dire qu’elles réfléchissent une grande quantité de rayonnement solaire vers l’espace. Ce mécanisme contribue à garder la Terre plus fraîche. La banquise renvoie une grande part de l’énergie solaire vers l’atmosphère. Ce phénomène d’albédo permet de réfléchir 90% du rayonnement solaire vers l’espace.
- Influence sur le niveau de la mer : En maintenant de grandes réserves d’eau sous forme solide, les calottes contribuent à stabiliser le niveau marin.
- Impact sur les courants océaniques et le climat : Lorsque la glace fond, elle libère de l’eau douce froide dans les océans. La salinité de l’eau sous la banquise augmente fortement au cours de l’hiver. Cette eau froide et salée devient plus dense et à tendance à s’enfoncer vers les profondeurs océaniques et ainsi alimenter les courants profonds de la circulation thermohaline.
- Habitat et zone de reproduction vitale pour des animaux emblématiques des pôles : L’ours polaire, par exemple, dépend directement de la banquise pour chasser les phoques, sa principale source de nourriture. Les phoques eux-mêmes, ainsi que les morses, utilisent ces étendues de glace comme plateformes pour se reposer, se reproduire et mettre leurs petits à l’abri des prédateurs. La banquise est la base de la chaîne alimentaire polaire. Sous sa surface et parfois même à l’intérieur de la glace elle-même, se développe une incroyable diversité de phytoplancton et d’algues de glace. Ils sont ensuite consommés par le krill, de petites crevettes qui pullulent dans les eaux polaires.
Impact du Réchauffement Climatique sur les Calottes Polaires
L’Antarctique est aujourd’hui très impactée par le réchauffement climatique. Le groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) indique que la calotte perd environ 150 milliards de tonnes de glace chaque année et ce chiffre augmente années après années. La partie de l’Ouest est la plus impactée par l’arrivée de courants chauds qui viennent faire fondre les grandes plates-formes de glace.
La hausse des températures mondiales entraîne un dérèglement sans précédent des calottes polaires, avec un délai de fonte qui s’accélère. La fonte massive de ces glaces est une cause majeure de la hausse du niveau de la mer. En particulier, la fonte des calottes terrestres - comme celles du Groenland et de l’Antarctique - libère d’énormes quantités d’eau qui débordent dans les océans.
Comme mentionné précédemment, les calottes polaires ont un fort albédo, renvoyant énormément de rayonnement solaire. Mais à mesure qu’elles fondent et mettent à découvert des surfaces plus sombres comme l’océan ou la terre, celles-ci absorbent plus de chaleur, ce qui accélère le réchauffement d’une boucle vicieuse connue sous le nom d’effet rétroactif positif.
La fonte des glaces arctiques crée de nouvelles routes maritimes, elle accroît également les risques pour la navigation en raison de l’instabilité des glaces.
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Recherche et Exploration des Régions Polaires
L’expédition POLAR POD est de la trempe des pionniers, une aventure humaine doublée d’un défi technologique, une exploration océanographique jamais réalisée qui fera date dans la découverte des océans. Le Polar POD ne sera jamais loin, mais jamais près non plus de ce grand colosse de glace. Peut-être que l’équipage d’un coup de jumelles, apercevra sur les côtes du continent, des falaises bleutées striées de brun, qui dominent la mer derrière un écran de brume.
Aujourd'hui, les mouvements de la calotte et sa structure sont étudiés par satellite.
Jusqu’en 2045, notre navire de recherche scientifique, Tara Polar Station, spécialement conçu pour résister à la glace, entreprendra de multiples dérives successives dans l’océan Arctique.
Des scientifiques ont découvert ancien paysage sculpté par des rivières, préservé sous la calotte de l'Antarctique oriental depuis au moins 14 millions d'années.
Les Lacs Polaires
La limnologie polaire est une science récente, qui ne s’appuie que sur un très petit nombre de lacs étudiés scientifiquement. Ces recherches sont en outre ponctuelles, souvent sous forme d’expéditions, en général en saison chaude, et ne donnent que rarement lieu à des séries de mesures en continu à l’intérieur de l’année et sur de longues périodes.
Les lacs de la zone polaire sont pour la plupart des lacs de modelé et ont en ce sens une origine zonale. Ce sont soit des lacs dus à un héritage glaciaire, de surcreusement ou d’accumulation morainique, soit des lacs dus à un processus morphodynamique actuel, glaciaire (par exemple les lacs d’obturation glaciaire) ou périglaciaire (par exemple les lacs d’alass dus à la fusion d’un volume de pergélisol).
L’hydrologie des lacs polaires est caractérisée par la permanence du froid de l’eau et une stratification inverse durable, voire pérenne, conduisant au fait que les masses d’eau les plus froides sont au sommet de la colonne d’eau et les moins froides au fond.
Plusieurs lacs infra-glaciaires, parfois de grande taille, ont été découverts sous l’inlandsis antarctique ces dernières décennies. Les épaisseurs de glace peuvent alors atteindre plusieurs milliers de mètres et l’ancienneté de cette barrière peut se compter en dizaines de milliers d’années. Ces lacs peuvent se former et subsister, sous 3 000 à 4 000 m de glace servant d’isolant thermique, grâce au flux géothermique.
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