Calottes glaciaires, inlandsis
Une calotte glaciaire est un glacier de grande dimension mais dont la superficie n’excède pas 50 000 km2 et dont les caractéristiques le rapprochent des inlandsis.
Un inlandsis est un glacier, d’une étendue supérieure à 50 000 km2, se présentant sous la forme d’une nappe de glace pouvant atteindre plusieurs milliers de mètres d’épaisseur. Sur Terre, il en existe deux aujourd’hui : l’inlandsis de l’Antarctique, le plus étendu et situé au pôle Sud, et l’inlandsis du Groenland, situé sur l’île du même nom à proximité du pôle Nord.
Le terme inlandsis est d’origine danoise et signifie littéralement « glace de l’intérieur du pays » ou « glace de l’arrière pays ».
Les inlandsis actuels
l’inlandsis du Groenland d’où vient le nom ;
l’inlandsis de l’Antarctique (parfois divisé en deux avec d’un côté l’Antarctique occidental et de l’autre l’Antarctique oriental).
Le Vatnajökull en Islande, l’un des plus grands glaciers du monde, n’est pas considéré comme un inlandsis car avec 8 100 km2 de superficie, il ne dépasse pas les 50 000 km2 requis. Ces glaciers de très grande dimension et ayant certaines des caractéristiques des inlandsis sont appelés calottes glaciaires.
La formation des inlandsis repose sur le même principe que celle des glaciers : une accumulation de neige résultant d’une fonte insuffisante provoque un tassement de la neige qui expulse l’air qu’elle renferme et se transforme en glace. Cette glace est suffisamment plastique pour se déformer selon la gravité ou son propre poids. Dans le cas des inlandsis, c’est le poids de la glace qui provoque son déplacement par fluage, la pente à l’échelle d’un continent ou d’une grande île étant trop faible pour provoquer un écoulement gravitaire. Un équilibre entre apport de neige, poids de la glace et ablation de neige (sublimation, fonte, vêlage d’icebergs) s’effectue alors et la masse de glace stabilise son épaisseur et son étendue. Un inlandsis se maintient plus par une faible ablation que par un fort apport de neige.
Une coupe de profil d’un inlandsis permet de distinguer plusieurs points récurrents :
une surface convexe : les bords d’un inlandsis sont pentus et son centre est formé de plusieurs dômes très peu marqués qui donnent l’apparence d’un plateau ;
une couche de glace très épaisse, en général 2 000 mètres d’épaisseur, pouvant atteindre 4 000 mètres d’épaisseur ;
un substrat rocheux pouvant se trouver sous le niveau de la mer ;
un débordement sur la mer (mer de Ross et mer de Weddell en Antarctique) ;
un front glaciaire pouvant faire le tour de l’inlandsis et produisant de nombreuses digitations et lobes glaciaires ;
une production d’icebergs : tabulaires lorsqu’ils proviennent du vêlage des shelves, sans forme particulière lorsqu’ils proviennent de l’avancée de langues glaciaires en milieu marin ;
une absence de relief émergeant à l’exception des nunataks.
Les inlandsis renferment 98 % de l’eau douce de la Terre.
L’inlandsis du Groenland
C’est un des reliquats de la dernière glaciation dans l’hémisphère nord.
Il est généralement admis que l’inlandsis du Groenland s’est formé à la fin du Pliocène (4,3 Ma) par coalescence de plusieurs calottes glaciaires. Celles-ci se sont formées sur des terres autrefois tempérées.
Cependant il existe une controverse concernant l’apparition des glaciers sur cette ile. Une équipe de chercheurs du laboratoire Géosciences Rennes (Géosciences Rennes/OSUR : CNRS / Université Rennes 1) en collaboration avec des chercheurs anglais, a confirmé l’apparition de glaciers (pas encore de calotte) il y a environ 30 millions d’années à partir de données thermochronologiques et de l’analyse morphologique du paysage.
http://www.insu.cnrs.fr/node/5989
La glace la plus ancienne atteint 250 000 ans et est maintenue par l’accumulation annuelle de la neige qui compense les pertes par vêlage et fonte au niveau des marges.
Ses dimensions sont de : 2 400 kilomètres du Nord au Sud et 1 000 kilomètres d’Est en Ouest. Sa surface, relativement plate, est de 1 726 000 km2 et a une altitude moyenne de 2 135 mètres. La glace peut atteindre l’épaisseur de 3 000 mètres au centre de l’inlandsis, ceci représente un volume global de 2 Millions de km3 de glace, soit près de 10 % de l’eau douce de la surface du globe.
Le poids de la glace a enfoncé la zone centrale du Groenland, la surface du substratum rocheux est proche du niveau des mers à l’intérieur du Groenland, mais des massifs montagneux existent le long de ses marges. La surface de la glace atteint sa plus grande épaisseur sur deux zones allongées. Le dôme du Sud atteint près de 3000 mètres à des latitudes 63 ° – 65 ° N ; le dôme Nord atteint environ 3290 mètres à une latitude d’environ 72 ° N. De grands glaciers émissaires de la calotte s’écoulent dans les fjords bordant l’inlandsis, ils sont à l’origine de la production de nombreux icebergs. Le plus connu de ces glaciers émissaires est le Jakobshavn Isbræ également connu sous le nom de glacier Jakobshavn ou glacier Ilulissat. Le Jakobshavn Isbræ est l’un des glaciers les plus rapides, avançant à son terminus à une vitesse de 20 mètres par jour. Étudié depuis plus de 250 ans, le Jakobshavn Isbræ a permis de développer la compréhension des changements climatiques et l’étude de l’inlandsis du Groenland
Les icebergs qui se détachent du glacier sont souvent si volumineux (jusqu’à 300 m de hauteur) qu’ils ne peuvent pas flotter dans le fjord et se retrouvent bloqués pendant des années jusqu’à qu’ils soient brisés par la force des icebergs en amont du fjord.
Vers une fonte de la calotte glaciaire ?
L’augmentation de la fonte en surface de la calotte du Groenland au cours de ces 28 dernières années le confirme. Xavier Fettweis, du Laboratoire de climatologie et de topoclimatologie de l’ULG, a démontré 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. De plus, la température estivale moyenne du Groenland s’est élevée de 2,4°C entre 1979 et 2006
L’inlandsis de l’Antarctique
C’est le continent le plus méridional de la Terre. Situé autour du pôle Sud, il est entouré de l’océan Austral (ou océan Antarctique) et bordé par les mers de Ross et de Weddell.
L’Antarctique est le continent le plus froid, le plus sec et le plus venteux. C’est également, de tous les continents, celui qui a l’altitude moyenne la plus élevée. Puisqu’il n’y tombe que peu de précipitations, excepté sur ses parties côtières où elles sont de l’ordre de 200 mm par an, l’intérieur du continent constitue techniquement le plus grand désert du monde. Il n’y a pas d’habitat humain permanent et l’Antarctique n’a jamais connu de population indigène. Seuls des plantes et des animaux adaptés au froid, au manque de lumière et à l’aridité y survivent, comme des manchots, des phoques, des poissons, des crustacés, des mousses, des lichens et de nombreux types d’algues.
Le nom « Antarctique » vient du grec ἀνταρκτικός (antarktikós), qui signifie « opposé à l’Arctique ». Bien que des mythes et des spéculations concernant une Terra Australis (« Terre Australe ») remontent à l’Antiquité, le continent ne sera aperçu (voir redécouvert, car mentionné sur les cartes des Portulans
HYPERLINK « http://www.cirac.org/infos-fr/portulans.htm » http://www.cirac.org/infos-fr/portulans.htm
pour la première fois qu’en 1820 par l’expédition russe de Mikhaïl Lazarev et Fabian Gottlieb von Bellingshausen. Cependant le continent suscita peu d’intérêt jusqu’à la fin du XIXe siècle, principalement en raison de son environnement hostile, de son manque supposé de ressources naturelles et de son isolement géographique.
À la suite du traité sur l’Antarctique signé en 1959 par douze états et suivi en 1991 par le protocole de Madrid, ce continent acquiert un statut particulier : les activités militaires y sont interdites ainsi que l’exploitation des ressources minérales, sauf celles qui sont menées à des fins scientifiques. Les signataires accordent la priorité à ce type de recherche. Les expériences en cours sont effectuées par plus de 4 000 scientifiques de diverses nationalités et ayant des intérêts différents. Considéré comme une réserve naturelle, le continent est protégé par la convention sur la conservation de la faune et la flore marine de l’Antarctique (CCAMLR) et divers accords internationaux sur la protection de la biodiversité et sur la restriction du tourisme. Modeste ressource jusque dans les années 1980, le tourisme attire de plus en plus de visiteurs : 10 000 en 2000, 37 000 en 2010, soit sept fois plus de personnes que le nombre de scientifiques présents. La majorité des touristes se concentre durant l’été à proximité de la péninsule Antarctique. Depuis 1991, des mesures de régulation et de protection ont été prises. L’Association internationale des tour-opérateurs antarctiques (IAATO), qui regroupe 80 % des tour-opérateurs opérant sur ce continent, a établi un code de conduite, prône un tourisme éducatif et coopère avec les scientifiques en mettant à leur service la logistique et les moyens de transport. Aussi, les États se sont inspirés de ses travaux et données pour élaborer un code international très contraignant.
Genèse de l’Antarctique
Vers 40 Ma, l’Australie et la Nouvelle-Guinée se séparent de l’Antarctique si bien que les courants sont susceptibles de l’isoler de l’Australie. Avant cette période, la Terre est plus chaude qu’aujourd’hui, mais le déplacement du continent vers le sud s’accompagne d’un refroidissement de la planète, autant que de la chute des températures sur le continent. Ainsi, la glace commence à y apparaître. Il y a environ 34 Ma, le niveau de CO2 est proche de 760 ppm (405 ppm en 2016) bien qu’il soit déjà en baisse par rapport aux précédents niveaux qui dépassaient 900 ppm (optimum climatique de l’Eocène). Vers 23 Ma, le passage de Drake s’ouvre entre l’Antarctique et l’Amérique du Sud, formant le courant circumpolaire antarctique qui finit d’isoler le continent. Diverses études suggèrent que le niveau de CO2 baisse, dès lors, plus rapidement. Il semble que ce soit l’apparition du courant circumpolaire qui entraîne une baisse plus grande de la température. La glace commence à gagner du terrain et remplace les forêts. Depuis environ 15 Ma, le continent est en grande partie recouvert de glace tandis que la calotte glaciaire atteint une extension proche de l’actuelle il y a 6 Ma.
L’optimum climatique de l’Éocène
L’Éocène correspond à l’épisode climatique le plus chaud de l’ère du Cénozoïque et l’un des plus chauds des temps géologiques.
Cet événement climatique culmine durant l’Éocène inférieur il y a entre environ 54 et 49 millions d’années (Ma). Durant cet intervalle, la Terre retrouve des températures extrêmes similaires à celles du bref événement hyperthermique intervenu 2 Ma d’années plus tôt, lors du maximum thermique du passage du Paléocène à l’Éocène (PETM).
L’époque de l’Éocène montre une grande variabilité de conditions climatiques avec cependant une nette prédominance de climats chauds à l’échelle du globe.
Les variations de la composition isotopique de l’oxygène (δ18O / 16O) et du carbone (δ12C / 13C) des carbonates constituant les coquilles des foraminifères marins permettent d’évaluer l’importance de ces variations de températures de l’océan.
Après le PETM qui marque le début de l’Éocène, le dioxyde de carbone (CO2) émis est massivement séquestré sur une durée assez courte à l’échelle géologique (de l’ordre de 100 000 à 150 000 ans) grâce à :
– l’activité biologique très intense, favorisée par les températures élevées, dans les eaux superficielles des océans comme sur les continents. La matière organique est ensuite transportée dans les océans et déposée dans les zones océaniques plus profondes où elle est enfouie par sédimentation;
– l’ importante altération des silicates sur les continents qui accélère la fixation du CO2.
Les températures redescendent à leur niveau antérieur au PETM avant de remonter progressivement pour se maintenir pendant au moins 5 Ma à un niveau très élevé appelé l’optimum climatique de l’Éocène (voir courbe climatique ci contre).
Cet optimum est caractérisé par des températures moyennes de l’océan Austral supérieures d’environ 10°C à la moyenne mondiale des températures actuelles.
De plus, les contrastes entre températures de surface et de fond de mer sont faibles. Les saisons sont peu contrastées et les forêts tropicales remontent au-delà de 50° de latitude dans les deux hémisphères.
Avec une superficie de 14 millions de kilomètres carrés, l’Antarctique est plus grand que l’Europe et l’Océanie. Quelque 98 % de sa surface sont recouverts d’une couche de glace d’une épaisseur moyenne de 1,6 km. C’est pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue, alors que petit à petit se dévoile la présence de lacs subglaciaires à l’exemple du lac Fryxell et sous glaciaires à l’exemple du lac Vostok.
Le lac Fryxell est un lac de 4,5 km de long, situé entre le glacier Canada et le glacier Commonwealth, au fond de la vallée de Taylor, dans la terre Victoria.
Découverts très récemment, les lacs sous glaciaires n’ont encore jamais pu être explorés ! Le lac Vostok, découvert dans les années 90 est le plus grand lac sous glaciaire d’Antarctique.
Vostok est à l’origine, une station russe, destinée au forage de la glace et aux études climatiques. Elle fut célèbre pour l’une de ses carottes qui a permis initialement d’étudier un enregistrement climatique de 400 000 ans. Mais les scientifiques russes de la Station Vostok n’avaient évidemment pas conscience de se trouver au dessus du plus grand lac sous glaciaire d’Antarctique !
Piégé sous 4 km de glace depuis approximativement 30 millions d’années, cette masse d’eau a une superficie comparable à celle de la Corse et une profondeur de plus de 1200 m sous la glace (plus de 1500 m en-dessous du niveau de la mer).
Comment l’eau peut-elle rester liquide, même sous 4 km de glace ?
C’est la chaleur de la terre (flux géothermique) et la pression importante exercée par la glace qui permettent aux masses d’eau sous glaciaires de rester à l’état liquide en profondeur.
Ce lac est unique car, isolé de l’atmosphère terrestre depuis plusieurs millions d’années, il a probablement obligé des organismes vivants s’y trouvant à développer des aptitudes de survie très poussées.
C’est un lac d’origine tectonique, ce qui augmente encore davantage la probabilité d’y trouver de la vie. En effet, bien que cet environnement soit hostile, il est resté parfaitement stable pendant ses 23 millions d’années d’isolement, laissant ainsi la possibilité à des formes de vie de s’y développer et s’y adapter.
Les enjeux de cette découverte sont importants. Les scientifiques espèrent évidemment découvrir de nouvelles formes de vie dans ce lac et, s’ils en trouvent, les préserver. Car l’ouverture de ce lac coupé de l’atmosphère terrestre depuis plus de 20 Ma pourrait probablement détruire tout ce qui s’y trouve. D’où l’accord international (établi entre 2000 et 2006) des scientifiques de travailler en commun pour développer des techniques qui permettraient d’explorer le lac et d’en étudier l’eau et les sédiments avec des impacts réduits.
Mais certains scientifiques voient en ce lac une autre opportunité que la « simple découverte terrestre ». Car les conditions environnementales du Lac Vostok sont en effet similaires à celle d’une des lunes de la planète Jupiter : Europe, totalement recouverte de glace. Si le lac Vostok cache des formes de vie évoluées et jusqu’alors inconnues alors on peut imaginer qu’Europe en abrite aussi dans des lacs liquides souterrains !
Le climat de l’Antarctique
L’Antarctique est le lieu le plus froid sur Terre. C’est sur ce continent que la température naturelle la plus basse de la planète, -89,2 °C, a été enregistrée à la station russe de Vostok le 21 juillet 1983. Pour comparaison, c’est 11 °C de moins que la température de sublimation du dioxyde de carbone. L’Antarctique est un désert glacé où les précipitations sont rares soit 200 mm en moyenne par an. Le pôle Sud par exemple, en reçoit moins de 100 mm par an en moyenne. En hiver, les températures atteignent un minimum compris entre -80 °C et -90 °C à l’intérieur du territoire. Les températures maximales se situent entre 5 °C et 15 °C et sont atteintes près des côtes en été. Le soleil cause souvent des problèmes de santé, comme la photokératite, car la majorité des rayons ultraviolets qui frappent le sol est réfléchie par la neige.
La partie orientale de l’Antarctique est plus froide que la partie occidentale en raison d’une altitude moyenne plus élevée. Les fronts météorologiques peuvent rarement pénétrer l’intérieur du continent, ce qui contribue à le rendre froid et sec, bien que la glace s’y conserve sur des périodes prolongées. Les fortes chutes de neige sont courantes sur les côtes : des enregistrements montrent qu’elles peuvent atteindre 1,20 m en 48 heures.
Sur les côtes, de forts vents catabatiques balaient violemment le plateau Antarctique. À l’intérieur des terres, la vitesse du vent est cependant modérée. Les beaux jours d’été, il y a plus de radiations solaires qui atteignent la surface du pôle Sud qu’à l’Équateur, car l’ensoleillement atteint alors près de 24 heures par jour.
L’Antarctique est plus froid que l’Arctique pour deux raisons. La première raison est qu’une grande partie du continent se situe à plus de 3 km au-dessus du niveau de la mer, or la température diminue avec l’altitude. La seconde raison est que la région polaire arctique est recouverte par l’océan qui transmet sa chaleur relative à travers la banquise, permettant ainsi de maintenir des températures plus élevées qu’en Antarctique.
Compte tenu de la latitude, les longues périodes successives d’obscurité et d’ensoleillement créent un climat peu familier pour les êtres humains habitant le reste du monde. Les aurores polaires, courantes dans les zones australes, sont un phénomène lumineux visible dans le ciel nocturne près du pôle Sud qui résultent de l’interaction des vents solaires avec la haute atmosphère terrestre.
Glaciers et ice shelves
Le continent est recouvert d’une immense calotte glaciaire, elle même composée d’un nombre important de glaciers émissaires. Toute cette glace est en perpétuel mouvement, et les lois de la gravité contribuent à déplacer la glace d’un point élevé vers un point bas. La ligne d’équilibre glaciaire étant située au niveau de la mer, ces glaciers atteignent l’océan et se mettent à flotter. Ainsi, l’inlandsis se prolonge dans certains secteurs par d’immenses plateformes de glace (ice shelves), s’étalant et flottant sur l’océan Austral, dont les surfaces cumulées dépassent 1,5 millions de km². Les 3 plus importantes sont celles d’Amery, de Ronne-Filchner et de Ross, dont la superficie est voisine de celle de la France.
Un shelf (au singulier) n’est donc que le prolongement d’un glacier pour la partie flottant sur l’eau. Il est la plupart du temps alimenté par plusieurs glaciers.
Un phénomène a été mis en évidence : les eaux provenant de la formation de la banquise proche du continent (des eaux denses en raison de leur forte salinité) effectuent un trajet sous-marin en dessous de l’ice-shelf en direction la ligne d’échouage. Elles sont alors amenées à plus forte pression : ces eaux se trouvent au-dessus de leur point de congélation et disposent, dès lors, de l’énergie suffisante pour faire fondre une certaine quantité de glace se situant à la base de l’ice-shelf. Ce phénomène engendre des eaux de fonte naturellement moins denses (puisque la glace de l’ice shelf n’est pas salée) qui se faufilent en dessous de la plate-forme glaciaire ; leur pression diminue, leur température s’abaisse au point de congélation et se transforme en glace (appelée frazil ou glace marine) qui vient se coller sous le shelf, l’épaissir et donc, le renforcer.
La plus grande plateforme en Antarctique est celle de Ross avec une surface d’environ 473 000 km² (France = 550 000 km2) et une épaisseur moyenne de 430 m. Suit la plateforme de Ronne d’une surface plus petite avec 420 000 km² mais qui est en revanche plus épaisse avec 660 m en moyenne. La carte présentée ici montre les principaux shelves (au pluriel) en Antarctique. Deux d’entre eux ont particulièrement fait parler d’eux ces dernières années avec des départs à la dérive de pans entiers, notamment l’ice shelf de Larsen et de celui de Wilkins.
En avançant sur l’océan, les shelves se fragmentent en dalles de glace dont l’épaisseur peut atteindre 300 m et forment des icebergs tabulaires qui se fragmentent ensuite. Certains ont parfois atteint la surface de la Corse.
Remarque : un shelf ou plate-forme glaciaire flottante, peut être comparé à une énorme dalle de glace d’eau douce qui, alimentée par un ou plusieurs glaciers producteurs, s’avance sur l’océan. Il ne s’agit donc pas de glaces marines (banquise) qui se forment lorsque la température de l’eau de mer descend en dessous de – 1,8 °C, mais de glaces continentales issues de glaciers qui s’évacuent dans l’océan.
Localisation des shelves actuels
Les shelves sont généralement confinés dans des baies où le frottement contre les parois freine l’écoulement de la glace. Ils peuvent aussi s’échouer sur des îlots ou des hauts fonds (ou ice rises). Dans ce cas, le frottement basal produira également un ralentissement. Lorsqu’une baie est assez ouverte, l’ice shelf n’est plus confiné, ce qui signifie que son étalement est isotrope (dans le plan horizontal). Sa vitesse devient très élevée et son épaisseur diminue rapidement. Ces shelves non confinés sont généralement très instable et fragiles.
Actuellement, les grands ice shelves se situent dans des baies autour de l’Antarctique. Les principaux sont : le Ross Ice Shelf, Ronne-Filchner ice shelves (parfois appelé Ronny-Filchner) et l’Amery Ice Shelf. Leur épaisseur de 1 000 – 1200 m à la ligne d’échouage décroît généralement à environ 150 à 250 m au front.
On trouve des shelves plus modestes dans la majorité des baies de l’Antarctique et des régions englacées de l’Arctique. Les conditions climatiques (températures trop élevées) limitent l’existence des plates-formes flottantes (Mercer, 1978).
Important réchauffement de la péninsule ouest Antarctique
Depuis quelques décennies, plusieurs plateformes glaciaires se sont disloquées
Ces phénomènes sont surveillés de près car leur accélération pourrait contribuer, d’une manière générale, à augmenter le niveau des océans.
En 2002,la désintégration d’une partie du shelf de Wilkins témoigne d’une fonte particulièrement active : « nous pensons que le plateau Wilkins existe depuis quelques centaines d’années, mais l’air chaud et les vagues de l’océan provoquent sa dislocation », a expliqué Ted Scambos glaciologue à l’Université du Colorado. La plateforme de Wilkins est située au sud-ouest de la péninsule Antarctique, à environ 1000 km au sud de l’Amérique du Sud. Le plateau de glace de Wilkins couvre une superficie de 16 000 km², c’est à dire la taille de l’Irlande du Nord.
Or, au cours des 50 dernières années, l’ouest de la péninsule Antarctique a connu la plus grande augmentation de la température sur la Terre, avec une hausse de 0,5 degré Celsius par décennie. Ainsi, cette région de l’Antarctique connaît un réchauffement sans précédent depuis un demi-siècle, comme en témoigne le retrait de plusieurs plates-formes glaciaires durant ces 30 dernières années et l’effondrement total de six d’entres elles : Prince Gustav Channel, Larsen Inlet, Larsen A, Larsen B, Wordie, Muller et Jones.
https://fr.sott.net/article/26925-Polemique-climatique-la-NASA-annonce-que-l-Antarctique-gagne-plus-de-glace-qu-elle-n-en-perd