Les couches de glace, sous diverses formes, jouent un rôle crucial dans la régulation du climat terrestre et abritent des écosystèmes uniques. Cet article explore la formation et la fonte de ces différentes couches de glace, notamment la banquise, les glaciers, les calottes glaciaires et les icebergs, en mettant en évidence les processus physiques à l'œuvre et les impacts du réchauffement climatique.
La banquise : De la mer gelée à un écosystème fragile
La banquise est une couche de glace qui se forme à la surface de l'océan, principalement autour des pôles. Sous l'effet du refroidissement intense au contact de l'air froid (jusqu'à -30°C), l'eau de mer en surface gèle, libérant partiellement son sel. La banquise ainsi formée a donc une faible salinité. Elle peut être saisonnière, fondant en été, ou pérenne, persistant toute l'année. En Arctique, une partie de la banquise est pérenne et observable en toute saison.
Un rôle essentiel pour le climat et la biodiversité
La présence de la banquise est essentielle à la régulation du climat. Sa surface blanche réfléchit une grande partie de la lumière solaire, limitant ainsi l'absorption de chaleur par l'océan. Ce pouvoir réfléchissant, appelé albédo, contribue à maintenir des températures plus basses. La disparition de la banquise entraîne une absorption accrue de chaleur par l'eau, accélérant la fonte des glaces, un phénomène connu sous le nom de rétroaction de l'albédo.
La banquise est également un espace privilégié pour la biodiversité. Sous la surface gelée, une couche d'eau liquide persiste, abritant un écosystème unique où se développent des algues, base de la chaîne alimentaire, ainsi que le krill, des crustacés essentiels à l'alimentation des poissons, oiseaux et mammifères marins. En surface, des espèces emblématiques comme les manchots empereurs en Antarctique et les ours polaires en Arctique dépendent de la banquise pour se reproduire et chasser. D'autres espèces, comme les morses et les oiseaux migrateurs, y trouvent refuge temporairement.
Un recul alarmant
Le réchauffement climatique entraîne un recul important de la banquise, menaçant son rôle climatique et les écosystèmes qu'elle abrite.
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Les glaciers : Des masses de glace sur terre
Contrairement à la banquise, les glaciers se forment sur terre ferme par l'accumulation de couches de neige successives, généralement en altitude. Ces masses compactes s'écrasent sous leur propre poids, se transformant en glace sous l'effet de la pression. En 2024, on recense environ 300 000 glaciers, représentant près de 70 % de l'eau douce disponible sur Terre, une ressource menacée par leur fonte rapide.
Composition et dynamique d'un glacier
Un glacier est composé de deux zones distinctes :
- La zone d'accumulation : où les précipitations de neige s'accumulent et se transforment progressivement en glace. Cette zone, caractérisée par les neiges éternelles, représente plus de la moitié de la taille du glacier.
- La zone d'ablation : où le glacier fond sous l'effet de températures plus douces, se brise et donne naissance à des icebergs ou des torrents.
Depuis des milliers d'années, les glaciers façonnent les paysages de certaines régions, comme la région de Chamonix en France, où les glaciers du Tour, d'Argentière, du Géant, des Bossons, de Taconnaz, de Leschaux et de la Mer de Glace suscitent l'admiration. Cependant, ces glaciers subissent de fortes pressions et risquent de disparaître.
La fonte des glaciers : Un indicateur du réchauffement climatique
Les glaciers fondent à cause du réchauffement climatique. Une étude internationale de 2021, basée sur des observations satellites, a révélé que presque tous les glaciers du monde s'amincissent et perdent de la masse depuis 2000.
Les calottes glaciaires : Montagnes de glace continentales
Les calottes glaciaires sont des glaciers d'un type particulier : d'épaisses couches de glace (dépassant parfois 3 km) situées sur la terre ferme, qu'elles écrasent de leur poids colossal. Elles sont constituées d'eau douce, formée par l'accumulation de couches de neige compactées pendant des millions d'années.
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Inlandsis : Les plus grandes calottes glaciaires
Pour qu'une calotte glaciaire soit qualifiée d'inlandsis ("glace à l'intérieur des terres"), sa superficie doit dépasser 50 000 km². Aujourd'hui, seuls deux inlandsis subsistent :
- L'inlandsis du Groenland : d'environ 1,7 million de km². L'augmentation de la fonte en surface de la calotte du Groenland au cours de ces dernières années confirme que ses glaces fondent beaucoup plus vite que ce qui avait été estimé précédemment. La surface de fonte de la calotte a augmenté de 45% depuis 1979.
- L'inlandsis de l'Antarctique : d'environ 14 millions de km². L'Antarctique est le continent le plus froid, le plus sec et le plus venteux de la Terre. C'est également celui qui a l'altitude moyenne la plus élevée.
Ces deux inlandsis contiennent plus de 99 % de la glace d'eau douce présente sur Terre. Leur fonte complète entraînerait une élévation du niveau des mers de plusieurs dizaines de mètres.
Formation des inlandsis
La formation des inlandsis repose sur le même principe que celle des glaciers : l'accumulation de neige, résultant d'une fonte insuffisante, provoque un tassement qui expulse l'air et transforme la neige en glace. Cette glace, suffisamment plastique, se déforme sous l'effet de la gravité ou de son propre poids. Dans le cas des inlandsis, c'est le poids de la glace qui provoque son déplacement par fluage. Un équilibre s'établit entre l'apport de neige, le poids de la glace et l'ablation (sublimation, fonte, vêlage d'icebergs), stabilisant l'épaisseur et l'étendue de la masse de glace.
Les icebergs : Géants de glace à la dérive
Les icebergs sont des fragments de glaciers ou de calottes glaciaires qui se sont détachés du corps principal et flottent à la surface de l'océan. Ce processus de détachement, appelé vêlage, se produit lorsque le glacier avance jusqu'à la mer et qu'un morceau se détache sous la pression. Constitués d'eau douce, les icebergs flottent à la surface de l'océan salé, malgré leur masse considérable.
Caractéristiques des icebergs
Les icebergs peuvent mesurer plusieurs kilomètres de long, et leur partie émergée ne représente que 10 % de leur volume total. Certains icebergs ont une forme plate et régulière, on les appelle tabulaires. Ils se forment lorsque des glaciers en plateaux glissent lentement vers la mer et que leurs zones gelées finissent par flotter sur l'eau, toujours reliés au bloc global, avant de vêler.
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A23 : Un iceberg de la taille d'un pays
Le plus grand iceberg connu, nommé "A23", s'est détaché de la côte de l'Antarctique en 1986. En 2024, il mesurait environ 3 900 km² et pesait 1 000 milliards de tonnes, capable de recouvrir l'équivalent de la superficie du Luxembourg.
Le rôle de l'eau de fonte
La fonte rapide de la neige et de la glace de mer pendant l'été arctique constitue une source significative d'eau douce. L'accumulation de cette eau de fonte sur, sous et autour des plaques de glace de mer peut entraîner la formation de couches d'eau de fonte relativement minces dans l'océan supérieur.
Les couches d'eau de fonte
Les observations effectuées lors de l'expédition MOSAiC à l'été 2020 ont permis d'avancer considérablement notre compréhension du rôle de ces couches d'eau de fonte dans le système arctique. Les données indiquent l'existence intermittente mais de longue durée (quelques semaines à mois) de ces couches, avec une grande étendue spatiale.
Facteurs influençant la formation et la fonte des glaces
Plusieurs facteurs influencent la formation et la fonte des glaces, notamment :
- La température : Le principal facteur déterminant la formation et la fonte des glaces est la température de l'air et de l'eau. Le réchauffement climatique entraîne une augmentation des températures, accélérant la fonte des glaces.
- Les précipitations : Les précipitations neigeuses contribuent à la formation des glaciers et des calottes glaciaires. Une diminution des précipitations peut entraîner un ralentissement de la croissance des glaces.
- L'altitude : L'altitude joue un rôle important dans la formation des glaciers. Les zones de haute altitude sont généralement plus froides et reçoivent plus de neige, favorisant l'accumulation de glace.
- L'albédo : L'albédo, ou pouvoir réfléchissant, de la surface de la glace influence l'absorption de chaleur solaire. Une diminution de l'albédo, due à la présence de particules sombres ou à la fonte de la glace, entraîne une absorption accrue de chaleur et une accélération de la fonte.
- Les courants océaniques : Les courants océaniques chauds peuvent éroder les glaciers côtiers et accélérer leur fonte. L'interaction des courants chauds qui érodent les glaciers faisant face à l'océan a déjà un impact sur l'Antarctique.
- Le black carbon : Les particules fines de carbone atmosphérique, aussi appelées black carbon, peuvent se déposer sur la glace. Ces petits points noirs déposés sur la banquise, ont pour effet de concentrer les rayonnements infra-rouge et accélèrent la fonte de la glace en pénétrant dans la glace.
Les glaciers : sentinelles du climat
Les glaciers sont des indicateurs sensibles du changement climatique, leur fonte ayant des conséquences importantes sur le niveau des mers, les ressources en eau douce et les écosystèmes.
Le projet Oceans Melting Greenland (OMG)
Le projet Oceans Melting Greenland (OMG) de la NASA a révélé que le glacier Jakobshavn Isbræ, le plus grand du Groenland, se développait à nouveau, du moins à son bord. Dans une étude publiée dans Nature Geoscience, des chercheurs rapportent que depuis 2016, la glace du Jakobshavn Isbræ s'est légèrement épaissie, grâce aux eaux océaniques relativement froides à sa base, qui ont entraîné le ralentissement de la fonte du glacier. Cela renverse la tendance à l'amincissement et au recul constatée sur ce glacier ces vingt dernières années.
Cependant, malgré la croissance de ce glacier, l’ensemble de la calotte glaciaire du Groenland perd toujours énormément de glace. Jakobshavn Isbræ ne draine qu'environ 7 % de la calotte glaciaire. Par conséquent, même si sa croissance était vigoureuse, la perte de masse du reste de la calotte glaciaire l'emporterait sur sa légère expansion.
Les poches d'eau sous-glaciaires : un risque croissant
La fonte des glaciers, tant au niveau des pôles qu’en montagne, participe à la montée du niveau des mers et à la multiplication de phénomènes naturels dangereux. Derrière ces phénomènes, une mécanique invisible mais implacable : l’eau s’infiltre sous la glace, forme des poches d’eau sous-glaciaires dont le risque de vidange menace les populations en contrebas. Ces vidanges amplifient également le glissement des calottes glaciaires et menacent leur stabilité à court terme.
La vidange des poches d'eau sous-glaciaires
Lorsqu’ils atteignent leur trop plein, la pression est telle que l’eau peut soulever le glacier ou rompre les barrages de glace. De quoi provoquer la vidange brutale de millions de mètres cubes d’eau, à l’image du siphon d’une baignoire que l’on retirerait d’un seul coup.
Cette vidange n’est pas sans conséquence : elle est à l’origine de l’accélération transitoire de l’écoulement de glace (lié à l’effet « ventriglisse » évoqué plus haut), mais aussi des avalanches de glace (dislocation et effondrement des glaciers) et des débâcles glaciaires pouvant déclencher des phénomènes de lave torrentielle.
Le cas de la Tête-Rousse
Le 12 juillet 1892, un lac situé sous le glacier de Tête-Rousse, dans le massif du Mont-Blanc, a déversé quelque 200 000 m3 d’eau dans la vallée de Saint-Gervais, charriant près d’un million de mètres cubes de sédiments, de blocs et d’arbres déracinés sur son trajet. De la lave torrentielle déferle alors sur Saint-Gervais laissant peu de chances aux habitants du village : 175 ont disparu dans la catastrophe.
Un risque global croissant
Le nombre de lacs sous-glaciaires à risque a augmenté de façon considérable ces dernières années non seulement en France, mais aussi dans la totalité des massifs montagneux. La totalité des lacs qui réside sous, au-dessus ou au-devant les glaciers - et qui sont, de ce fait, à risque de se déverser sous l’effet de la fonte des glaces - menace aujourd’hui près 15 millions de personnes à l’échelle mondiale. Au moins 4 000 personnes ont déjà trouvé la mort à la suite de telles vidanges.
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