Un risque de refroidissement rapide dans l’Atlantique Nord

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Par Johan Lorck le février 23, 2017

Une nouvelle étude publiée dans Nature Communications alerte sur le risque de voir un refroidissement important dans l’Atlantique Nord. Pour la première fois, des chercheurs se sont focalisés sur les conséquences d’une réduction brutale de la convection océanique dans une région clé, la Mer du Labrador. Leur conclusion : même sans un effondrement de la circulation thermohaline dans son ensemble, l’Atlantique Nord pourrait connaître un sérieux coup de froid.

Une équipe d’océanographes du laboratoire Environnements et paléoenvironnements océaniques et continentaux (CNRS/Université de Bordeaux) et de l’Université de Southampton vient d’évaluer pour la première fois le risque d’un refroidissement rapide dans l’Atlantique du Nord en relation avec un effondrement de la convection océanique dans la Mer du Labrador. Leurs résultats sont publiés dans Nature Communications.

La Mer du Labrador, au sud-ouest du Groenland, est une des régions de convection de l’Atlantique Nord où la formation d’eau profonde alimente un système de courants à grande échelle, la circulation océanique méridienne de retournement Atlantique, autrement connue comme AMOC ou circulation thermohaline. Avec l’AMOC, les courants océaniques en surface apportent les eaux subtropicales chaudes vers l’Atlantique Nord où, leur refroidissement les fait plonger en profondeur dans les régions de convection. 

Ils  retournent ainsi vers sud.  Ce système est donc responsable d’un transport de chaleur nette vers l’Atlantique du Nord.

Représentation schématique de la circulation dans la mer du Labrador, au cœur du gyre subpolaire schématisé par le contour rouge. Crédit : Giovanni Sgubin – EPOC.

A plusieurs reprises, depuis la fin de la dernière glaciation, il y a 20 000 ans, l’AMOC s’est déjà effondrée de façon brutale – en l’espace d’une décade ! – ramenant le climat à des conditions glaciaires en Europe. Dans les conditions climatiques actuelles, on estime qu’une interruption brutale de l’AMOC produirait une baisse de 5°C de la température dans l’Atlantique du Nord.

Le rapport du GIEC, le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat, estime qu’il y a de fortes chances pour que l’AMOC ralentisse au cours du XXIe siècle, mais cela serait très progressif. Un arrêt complet, qui entraînerait une chute rapide de la température de l’Atlantique du Nord, n’aurait que de très faibles chances de se produire au cours du siècle.

Les auteurs de l’article publiés dans Nature Communications ont réexaminé une quarantaine de modèles climatiques de dernière génération (CMIP5) en se concentrant sur la possibilité d’une interruption de la convection dans la Mer du Labrador. « Un arrêt de la convection océanique dans la Mer du Labrador n’aurait pas les mêmes effets catastrophiques qu’une interruption de la circulation thermohaline, mais cela peut avoir un impact important sur les évolutions des températures en Europe de l’ouest et dans l’est de l’Amérique », précise d’abord Giovanni Sgubin, l’auteur principal de l’étude.

« La convection dans la mer du Labrador alimente l’AMOC, mais elle contribue seulement de façon partielle au flux total de l’AMOC », continue Giovanni Sgubin. « Donc, si une interruption de la convection dans le Labrador se déclenche, l’AMOC ne va pas forcement s’interrompre ». Cela a incité les chercheurs à évaluer la possibilité d’un refroidissement dans l’Atlantique du Nord en raison de changements locaux dans la Mer du Labrador plutôt que en raison de changements à grande échelle de l’AMOC.

Circulation océanique thermohaline montrant la remontée d’eau chaude (en rouge) vers les hautes latitudes et le plongeon des eaux froides et salées (en bleu) qui reviennent vers le sud pour former une boucle (source : Wikipedia)

Normalement, avec la convection, une masse d’eau froide et dense s’enfonce dans l’océan grâce à un mélange entre eaux superficielles et eaux des profondeurs, qui provoque un flux de chaleur nette vers l’atmosphère. Il y a deux ingrédients nécessaires pour déclencher la convection dans le Labrador : des températures de l’atmosphère très froides (en hiver), et une stratification faible. La stratification mesure les variations verticales de la densité de l’eau.

Si une couche plus profonde est plus dense que la couche juste au-dessus, il y a une condition de stratification stable qui entrave le mouvement entre les deux couches et l’échange de chaleur vertical. Le changement climatique pourrait conduire à des conditions de stratification trop élevées dans la mer du Labrador pour pouvoir activer le mélange entre eaux superficielles et eaux des profondeurs en hiver et donc le phénomène de convection.

Parmi le 40 modèles climatiques étudiés, 17,5% projettent un arrêt complet de la convection dans cette région, avec comme résultat un refroidissement abrupt  (2 ou 3 degrés en moins de dix ans) de la mer du Labrador et de fortes baisses des températures dans les régions côtières de l’Atlantique Nord. Ce refroidissement lié à l’interruption de la convection est donc principalement le résultat d’une diminution drastique des échanges de chaleur entre les couches profondes de l’océan et l’atmosphère dans la région du Labrador.

Ce résultat pourrait apparaître de prime abord comme plutôt rassurant, vu que la plupart des modèles ne reproduisent pas un tel événement abrupt. Mais les chercheurs ont noté que tous les modèles ne sont pas capables de reproduire de façon réaliste la stratification dans la mer du Labrador, une variable clé pour la reproduction correcte des mécanismes de convection. Pour cette raison, ils se sont penchés sur les 11 modèles les plus capables de simuler la stratification observée. Parmi ces modèles, 45,5% montrent un effondrement des processus de mélange vertical profond dans la Mer du Labrador au cours du XXI siècle. Des processus qui se produisent normalement en hiver. En tenant compte de la fiabilité des modèles, le risque d’un refroidissement brusque en mer du Labrador apparaît donc bien plus élevé que ce qui prévu dans l’ensemble CMIP5.

Toutes les simulations reproduisant une interruption de la convection dans le Labrador, montrent qu’une diminution de salinité est le processus dominant dans le déclenchement de cet événement. Cela cause une augmentation de la stratification et l’interruption de la convection. En raison du réchauffement climatique, certains scientifiques craignent que la fonte des glaces du Groenland rejette suffisamment d’eau douce dans l’Atlantique Nord pour bouleverser la circulation océanique. Mais ce mécanisme n’a pas été pris en compte dans l’étude parue dans Nature Communications. 

Dans les modèles étudiés par Giovanni Sgubin et ses coauteurs, la diminution de la salinité dans la mer du Labrador est liée à deux phénomènes favorisés par le réchauffement climatique global : l’accélération du cycle hydrologique avec une augmentation des précipitations dans la Mer du Labrador et une changement de circulation océanique, dont une ralentissement du gyre subpolaire, c’est-à-dire de la circulation cyclonique horizontale caractérisant la Mer du Labrador.

Exemple d’un refroidissement rapide dans le gyre prédit par l’une des projections climatiques.
A gauche : évolution temporelle de la température de surface de la mer.
A droite : écarte entre la température de l’air à la surface de la mer, entre le début et la fin du XXIe siècle. Crédit : Giovanni Sgubin – EPOC.

Les modèles climatiques, en fait, ne simulent pas l’afflux d’eau douce issue des calottes et des glaciers. L’apport d’eau douce dans l’océan dû à la fonte des glaces du Groenland n’a donc pas pu être considéré. Mais les auteurs de l’étude ne sous-estiment pas son influence. « Vu que la diminution de salinité semble être une composante clé pour produire une interruption de la convection dans les modèles, l’apport d’eau douce du Groenland peut être une élément de plus augmentant la probabilité que cet événement abrupt se produise », précise Giovanni Sgubin.

L’un des défis de la prochaine génération de modèles climatiques est de tenir compte de ce processus. La fonte du Groenland risque donc de renforcer la conclusion de l’étude : la possible interruption de la convection dans la Mer du Labrador. Résultat, le refroidissement dans l’Atlantique Nord serait plus probable que ne le suggèrent les modèles climatiques.

Les observations récentes du climat montrent que quelque chose d’étrange se passe déjà dans l’ l’Atlantique Nord. La région subpolaire au sud de la Groenland, y compris la Mer du Labrador, est quasiment la seule du monde à ne pas s’être réchauffée depuis le début du XX siècle. On parle du soi-disant « cold blob », caractérisant une région circonscrite de l’Atlantique Nord en contre-courant avec la tendance à l’augmentation des températures observée au niveau global.

Anomalies de températures en hiver 2013 et 2016 (par rapport à la période 1900-1950) : on voit une zone froide au sud du Groenland. Source : NASA GISS.

Ce contraste serait l’une des manifestations de l’affaiblissement de l’AMOC, selon une étude parue fin mars 2015 (Nature Climate Change), signé par des chercheurs emmenés par Stefan Rahmstorf, du Potsdam Institute for Climate Research. 

Les scientifiques estimaient alors que le réchauffement climatique global dû aux émissions humaines de gaz à effet de serre avait déjà commencé à ralentir sérieusement la circulation thermohaline, de façon plus prononcée que dans les modèles climatiques. Cela serait la cause principale de l’apparition, dans les observations climatiques, d’un « cold blob » dans l’Atlantique du Nord. Or, compte tenu des résultats publiés dans Nature Communications par Sgubin et al., ce phénomène pourrait avoir une interprétation alternative : l’effet d’un changement de la convection dans la Mer du Labrador pourrait être aussi responsable d’un refroidissement local dans l’Atlantique du Nord.

Référence : Abrupt cooling over the North Atlantic in modern climate models, Giovanni Sgubin, Didier Swingedouw, Sybren Drijfhout, Yannick Mary & Amine Bennabi. Nature Communications, 15 février 2017. DOI: 10.1038/ncomms14375.

Points de Basculement Atteints en Antarctique = Une Élévation de Plusieurs Mètres du Niveau des Océans est Inéluctable

Article original par David Spratt de Code Red paru sous le titre Antarctic tipping points for a multi-metre sea level rise,


     APERÇU

• La calotte glaciaire de l'Antarctique Ouest dans le secteur de la mer d'Amundsen semble être irrémédiablement déstabilisée et la retraite des glaces est imparable dans les conditions actuelles.
• Aucune autre accélération du changement climatique n'est nécessaire pour déclencher l'effondrement du reste de la calotte glaciaire en Antarctique Ouest sur une échelle de temps décennale.
• L'Antarctique a le potentiel de contribuer à plus d'un mètre d'élévation du niveau de la mer d'ici 2100 (pensez à ajouter le Groenland).
• Une grande partie de la glace du bassin de l'Antarctique Ouest pourrait être disparue dans deux siècles, provoquant une élévation du niveau de la mer de 3 à 5 mètres.
• Des mécanismes semblables à ceux causant la déglaciation dans l'Antarctique Ouest se retrouvent maintenant aussi dans l'Antarctique Est.
• La déglaciation partielle de la calotte glaciaire de l'Antarctique Est est probable avec le niveau actuel de dioxyde de carbone atmosphérique, contribuant à 10 mètres de plus d'élévation du niveau de la mer à plus long terme, et 5 mètres dans les 200 premiers ans.

      INTRODUCTION

La calotte glaciaire de l'Antarctique Ouest (WAIS, West Antarctic Ice Sheet), qui comprend plus de deux millions de kilomètres cubes de glace, est sous la pression du réchauffement climatique, les scientifiques disent que son effondrement - et une éventuelle élévation du niveau mondial de la mer de 3 à 5 mètres - n'est pas une question de savoir si, mais de savoir quand.

La péninsule de l'Antarctique Ouest est maintenant la région avec le plus fort réchauffement de la planète, et les glaciers débouchant sur la WAIS se déchargent de la glace à un rythme accéléré (Rignot, Velicogna al (2011) "Accélération de la contribution des calottes glaciaires du Groenland et de l'Antarctique à l'élévation du niveau de la mer (en Anglais)", GRL 38: L05503-7; Mouginot, Rignot et Scheuchl (2014) "Augmentation soutenue de la décharge de glace dans la Baie d'Amundsen, Antarctique Ouest (en Anglais), de 1973 à 2013", GRL 41: 1576-1584).

Des études récentes, examinées dans le présent rapport, suggèrent que la WAIS a dépassé le point de basculement (point de non-retour) d'une déglaciation à grande échelle il y a des décennies.

Cela ne devrait pas être surprenant, car un tel événement était prévu il y a presque 50 ans. En 1968, le chercheur pionnier des glaciers John Mercer a prédit que l'effondrement des plateaux de glace le long de la péninsule antarctique pourrait être annonciateur de la perte de la calotte glaciaire. Dix ans plus tard, Mercer a soutenu que « une catastrophe majeure - une déglaciation rapide de l'Antarctique Ouest - pourrait être en cours... en l'espace de 50 ans environ » («La calotte glaciaire de l'Antarctique Ouest et l'effet de serre du CO2: une menace de catastrophe (en Anglais)», Nature 271: 321-325).

Il a dit que le réchauffement "au-dessus d'un niveau critique ferait disparaître toutes les plates-formes de glace, et par conséquent toute la glace située au-dessous du niveau de la mer, aboutissant à la déglaciation de la plus grande partie de l'Antarctique Ouest". Une telle désintégration, une fois en cours, «serait probablement rapide, peut-être catastrophique», avec la majeure partie de la calotte glaciaire perdue en un siècle. Crédité d'avoir inventé l'expression "l'effet de serre" au début des années 1960, le pronostic sur l'Antarctique de Mercer a été largement ignoré et dénigré à l'époque. Maintenant, cela semble être d'une troublante prescience.

Fred Pearce, auteur sur le climat (dans son livre "Avec rapidité et violence(en Anglais)", 2007) cite le célèbre scientifique de la cryosphère Richard Alley, qui a déclaré il y a une dizaine d'années qu'il y avait "une possibilité que la calotte glaciaire de l'Antarctique Ouest puisse s'effondrer et élever le niveau de la mer de 5,5 mètres pendant ce siècle". Pearce a également interviewé le glaciologue de la NASA Eric Rignot qui a étudié le glacier Pine Island dans l'Antarctique Ouest depuis des décennies, et a conclu que « le glacier est destiné à une destruction foudroyante ».
NOTE : les plates-formes de glace sont aussi nommées "barrière de glace en Français.

Image ci-dessous : l'Ouest se l'Antarctique se trouve sur la moitié gauche de cette carte. Les zones rouges montrent une progression de 3 592 mètre par année du flux de glace vers la mer en 2011.

Source : Rignot et al. (2011)

Bien que la calotte glaciaire de l'Antarctique Est (EAIS, East Antarctic Ice Sheet), beaucoup plus importante - avec un potentiel de 50 mètres d'élévation du niveau de la mer si toutes les glaces étaient parties - a généralement été considérée comme plus stable que la WAIS, des preuves récentes suggèrent que certaines embouchures de glaciers présentent une dynamique similaire à celles de l'Antarctique Ouest.

      GÉOGRAPHIE

Une plate-forme (barrière) de glace est souvent immense et est largement submergée, parfois jusqu'à deux kilomètres de profondeur. Elle fait face à un glacier terrestre et s'étend dans l'océan. La «ligne d'attache à la terre» marque la frontière entre la glace sur terre (glacier) et la plate-forme de glace flottante. Généralement, une plate-forme de glace perdra du volume par vêlage d'icebergs sur le bord orienté vers la mer, mais elle peut également être soumise à des événements de désintégration rapide, dans lesquels le l'ouverture de fissures peut déloger de très grandes sections de glace. La formation d'une énorme fissure (en Anglais) - 100 km de long, un demi kilomètre de large et cent mètres de profondeur - dans la plate-forme de glace Larsen C est un exemple récent.


 Les eaux qui se réchauffent aussi dans l'Antarctique sont en train de faire fondre et d'amincir le dessous des plates-formes de glace, les rendant ainsi plus fragiles et sujets à la désintégration. 

Les plates-formes de glace agissent comme un «bouchon» qui soutient et ralentit la vitesse à laquelle les glaciers se jettent dans l'océan, de sorte que la perte ou la diminution de la plate-forme de glace accélérera le rythme du mouvement des glaciers et donc le taux de perte de masse de glace.

Parce que la majeure partie de la partie Ouest de l'Antarctique repose sur un socle rocheux situé sous le niveau de la mer (soutenu des deux côtés par les montagnes, et maintenu en place sur les deux autres côtés par les plates-formes de glace de Ronne et de Ross), la fonte de la plate-forme de glace immergée permet aux eaux océaniques chaudes de s'introduire à terre sous la plate-forme de glace. Cela crée des vallées cachées (sous la mer) de glace fondante, exerce une pression sur la surface au-dessus, et contribue à l'apparition de fissures à grande échelle (craquage). Ce processus a également pour conséquence que la ligne d'attache à la terre est repoussée plus à l'intérieur des terres, avec pour effet de transformer la partie inférieure du glacier en une plate-forme de glace.
Au cours des 40 dernières années, les glaciers qui s'épanchent dans le secteur de la mer d'Amundsen de l'Ouest de l'Antarctique (y compris les glaciers Pine Island, Thwaites, Smith et Kohler) se sont amincis à un rythme accéléré et des observations jointes à plusieurs modèles numériques suggèrent que le retrait instable et irréversible de la ligne d'attache à la terre est en cours.

Bien qu'il soit traditionnellement considéré que la déglaciation de l'Ouest de l'Antarctique prendrait mille ans ou plus, certains experts ont suggéré cela pourrait se produire dans une durée aussi courte que deux siècles parce que le rythme d'augmentation des gaz à effet de serre et de la température mondiale sont sans précédent.

     ÉTUDES RÉCENTES SUR L'OUEST DE L'ANTARCTIQUE

• Rignot, Mouginot et al. (2014) "Retrait très étendu et rapide de la ligne d'attache à la terre des glaciers Pine Island, Thwaites, Smith et Kohler, Antarctique Ouest, de 1992 à 2011 (en Anglais)", Geophys. Res. Lett. 41:3502-3509

Les chercheurs ont constaté que le «point de basculement» a déjà été dépassé pour un de ces événements «à long terme». Dans le «Guardian» du 18 mai 2014, le chercheur principal, Dr Eric Rignot (en Anglais), a expliqué: «Nous avons annoncé que nous avions recueilli suffisamment d'observations pour conclure que le retrait de la glace dans le secteur maritime Amundsen de l'Antarctique Ouest est devenu inéluctable, et que cela aura des conséquences majeures - ceci signifie que le niveau de la mer augmentera d'un mètre supplémentaire dans le monde entier. De plus, sa disparition déclenchera vraisemblablement l'effondrement du reste de la calotte glaciaire de l'Antarctique Ouest, avec une élévation du niveau de la mer comprise entre trois et cinq mètres. Un tel événement déplacera des millions de personnes dans le monde entier » (termine- -il avec emphase).

Cette étude, rédigée par certains des meilleurs glaciologues au monde a étonné la communauté des chercheurs. Malte Meinshausen, auteur principal du GIEC, qui a également développé les scénarios RCP, a déclaré que cette recherche est "une remise en question majeure, c'est une invraisemblable surprise avec un réchauffement global moyen de seulement 0,8 degrés (nous sommes à 1,21°C en 2017) ", et un "point de basculement qu'aucun d'entre nous ne pensait voir dépassé si tôt", ce qui montre que nous sommes "déjà engagés vers un réorganisation complète des lignes côtières sans aucun précédent pour l’humanité". 

Vidéo : Le professeur Malte Meinshausen (en Anglais).

L'un des auteurs de ce document a été interrogé sur les conditions qui seraient nécessaires pour mettre un terme à la perte de la majeure partie de l'Ouest de l'Antarctique. La réponse était que la restauration de la température des années 1970 pourrait possiblement y mettre un terme...

Sur le sort de l'Antarctique Ouest, Rignot dit: «au rythme actuel, une grande fraction du bassin de l'Ouest de l'Antarctique disparaîtra dans 200 ans, mais des études de modélisation récentes indiquent que le rythme de retrait augmentera à l'avenir... mais cela pourrait se produire en moins d'une paire de siècles" (ajouté avec emphase).

Un autre article (Joughin, Smith et Medley (2014), «Effondrement des plates-formes de glace marines potentiellement en train de se faire pour le bassin du glacier Thwaites dans l'Antarctique Ouest (en Anglais)», Science, 344:735-738)

utilise des modèles qui «indiquent que les premières étapes d'un effondrement sont enclenchés» pour le glacier Thwaites, et qu'aucune accélération supplémentaire du réchauffement climatique n'est nécessaire pour que le système finisse par s'effondrer, à l'exception d'extrapolations modestes du taux actuel de perte de masse qui augmente. «Le prochain état stable de la calotte glaciaire de l'Antarctique Ouest pourrait être pas de calotte glaciaire du tout», explique l'auteur principal du journal, le glaciologue Ian Joughin.

Ted Scambos du National Snow and Ice Data Center et John Abraham de l'Université de St Paul expliquent: «Depuis des décennies, on soupçonne que cette région est particulièrement vulnérable à la perte rapide de glace ; une "retraite foudroyante". On sait que la cause de la retraite est une augmentation de la fréquence des intrusions d'eaux chaudes océaniques sous la calotte continentale, ce qui semble être une conséquence de l'augmentation des vents d'Ouest circumpolaires au-dessus de l'océan Austral. Les modèles suggèrent que les vents accrus sont le résultat de l'augmentation du forçage des gaz à effet de serre dans le système de la Terre, et des effets de la perte d'ozone sur la circulation stratosphérique / troposphérique. »

• « Briefing: perte de masse dans la banquise Antarctique et montée future du niveau de la mer (en Anglais) ». Compte rendu de l'Institution des Ingénieurs Civils, 2014).

• Feldman et Levermann (2015) «Effondrement de la banquise de l'Antarctique Ouest après la déstabilisation locale du bassin Amundsen (en Anglais)», PNAS 112; 14191-14196

Cette étude de modélisation du bassin Amundsen révèle que «une déstabilisation locale entraîne une désintégration complète de la glace de mer dans l'Antarctique Ouest... la région se déséquilibre après 60 ans de taux de fonte observés». (Dit avec emphase). [ Les taux de fonte observés continuent de s'accélérer, de sorte que la durée réelle sera beaucoup plus courte.] L'importance de l'étude se résume comme suit: "La banquise de l'Antarctique perd de sa masse à un rythme accéléré et joue un rôle de plus en plus important en ce qui concerne l'élévation du niveau des océans. Le secteur de la mer d'Amundsen dans l'Antarctique Ouest est plus que probablement déstabilisé. Bien que des études de modélisation numérique antérieures aient examiné l'évolution future à court terme de cette région, nous allons maintenant passer à l'étape suivante et simuler l'évolution à long terme de l'ensemble de la calotte de glace de l'Antarctique Ouest. Nos résultats montrent que si le secteur de la mer d'Amundsen est déstabilisé, l'ensemble de la calotte glaciaire marine se déversera dans l'océan, provoquant une élévation du niveau de la mer d'environ 3 mètres. Nous assistons ainsi au début d'une période de déversement auto-entretenu de glace de l'Antarctique Ouest qui nécessite une adaptation à long terme de la protection côtière à l'échelle mondiale » (ajouté avec emphase).

• Hansen, Sato et al. (2015) «La fonte des glaces, l 'élévation du niveau de la mer et les super tempêtes: preuves apportées par les données paléoclimatiques, la modélisation climatique et les observations modernes selon lesquelles le réchauffement climatique de 2°C pourrait être dangereux (en Anglais)», Atmos. Chem. Phys. 16: 3761-3812

Cette étude fait ressortir les preuves d'un réchauffement précédent lors de la période interglaciaire Eemienne, il y a environ 120 000 ans. À cette époque, il y avait des fluctuations rapides du niveau des océans, et l'étude identifie un mécanisme précédemment incompris dans le système climatique de la Terre qui indique une élévation beaucoup plus rapide du niveau des océans que prévu jusque là. L'augmentation de la stratification océanique se produit lorsque les couches de surface plus froides résultant de la fonte de la calotte glaciaire emprisonnent les eaux chaudes en-dessous, accélérant leur impact sur la fonte des plates-formes de glace et sur l'embouchure des glaciers. Ceci augmente à son tour la perte de masse de la calotte glaciaire et génère de l'eau de fonte de surface plus fraîche dans une boucle de rétroaction positive (positive feedback loop).

Les conséquences incluent le ralentissement ou l'arrêt des principaux courants océaniques, y compris la Circulation Thermohaline,

Circulation Thermohaline

qui, selon Hansen, devrait augmenter les différentiels de température entre les eaux tropicales et subpolaires et entraîner ainsi des "super tempêtes" telles que l'Humanité n'en n'a jamais connu dans l'Atlantique Nord et les terres avoisinantes. Le schéma de refroidissement projeté des eaux autour de l'Antarctique et des eaux de l'Atlantique nord provenant de l'injection d'eau douce de fonte glacée est déjà visible dans les données observées (voir schéma ci-dessous) et contribue déjà à un déclin de la circulation de l'AMOC.

Le diagramme montre: (à gauche) la projection de Hansen et al. pour 2065 de la température avec la fonte de glace accélérée dans les deux hémisphères; et (à droite) les conditions réelles en Février 2016 à la hauteur de El Niño 2015-2016.

• Smith, Anderson et al (2016) «Les sédiments sous la banquise enregistrent l'histoire de la retraite du XXe siècle du glacier Pine Island (en Anglais)», Nature, 23 novembre 2016, doi: 10.1038 / nature20136 

L'actuel amincissement et recul du glacier Pine Island dans l'Antarctique Ouest fait partie d'une conséquence du réchauffement déclenchée dans les années 1940, quand une cavité océanique s'est formée sous la plate-forme de glace et qu'il s'en est suivi une période de fort réchauffement de l'Antarctique Ouest aussi associée à l'activité d'El Niño. Le décrochage final de la plate-forme de glace du fond rocheux s'est produit en 1970 (voir diagramme ci-dessous).

Il est intéressant de comparer ce résultat avec le point de vue des chercheurs dans le document cité plus haut de Rignot, Mouginot et al 2014 et disant que la restauration des conditions climatiques des années 70 serait nécessaire pour empêcher la perte de masse de glace étendue de l'Ouest de l'Antarctique. (En fait, c'est de revenir aux température d'avant 1940 qui stabiliserait Ouest de l'Antarctique.)

     ÉTUDES RÉCENTES SUR L'EST DE L'ANTARCTIQUE

• DeConto et Pollard (2016) «Contribution de l'Antarctique à l'élévation passée et future du niveau de la mer (en Anglais)», Nature 531: 591-597

Dans cette étude, on utilise des modèles climatiques qui relient mieux le réchauffement atmosphérique à la fracturation des plates-formes de glace en épaulement et à l'effondrement structurel de leurs falaises de glace, étalonnés par rapport aux événements climatiques de périodes chaudes passées et aux estimations du niveau de la mer, puis appliqués aux scénarios des émissions de gaz à effet de serre prévus.

Au cours de la dernière période interglaciaire (chaude) il y a 130 000 à 115 000 ans, le niveau moyen de la mer était de 6 à 9,3 mètres plus élevé qu'aujourd'hui, alors que les concentrations atmosphériques de dioxyde de carbone étaient inférieures à 280 parties par million (niveau préindustriel et 30% de moins qu'aujourd'hui), et les températures moyennes mondiales n'étaient que d'environ 0-2°C plus chaudes.
NOTE : il n'y a que deux types de période climatique : glaciaire ou interglaciaire.

Dans le cadre d'un scénario à fortes émissions de GES (autrement dit, le taux actuel d'émissions de gaz à effet de serre, RCP8,5), leur modèle montre que les températures qui se réchauffent rapidement en été déclencheront une production massive d'eau de fonte et une hydrofracturation des plates-formes de glace d'ici le milieu du siècle. Larcen C est la première plate-forme de glace qui sera perdue, avec en même temps l'amincissement majeur et la retraite de l'embouchure des glaciers de la mer d'Amundsen. (La fracturation de la plate-forme de glace Larsen C est déjà en cours !)

Ils concluent que: «L'Antarctique a le potentiel de contribuer d'au moins un mètre supplémentaire d'élévation du niveau de la mer d'ici 2100 et de plus de 15 mètres d'ici 2500», doublant les prévisions antérieures pour l'élévation totale du niveau de la mer ce siècle à deux mètres ou plus.

Cette estimation de l'Antarctique contribuant à «plus d'un mètre d'élévation du niveau de la mer d'ici 2100» est conforme aux travaux de Hansen, Sato et al. (ci-dessus)

• Pollard, DeConto et Alley (2015) «Retrait potentiel da calotte glaciaire de l'Antarctique entraînée par l'hydrofracturation et la disparition des falaises de glace (en Anglais)», Earth Planet. Sei. Lett. 412: 112-121.

Au cours de la partie la plus chaude du Pliocène (il y a de 5,3 à 2,6 millions d'années), les concentrations atmosphériques de dioxyde de carbone étaient comparables à celles d'aujourd'hui (~ 400 parties par million), les températures étaient de 1 à 2°C plus élevées qu'aujourd'hui et certaines reconstitutions du niveau de la mer nous montrent que le niveau des océans était de 10 à 30 mètres plus élevé. Parce que la calotte de l'Ouest de l’Antarctique et le Groenland peuvent fournir moins de 10 mètres d'élévation du niveau de la mer à eux deux, cela signifie qu'il y avait une perte de masse de glace importante dans l'Est de l'Antarctique. Dans cette étude, les auteurs modélisent les conditions du Pliocène dans l'Antarctique en prenant le niveau actuel (et du Pliocène) de 400 parties par million de dioxyde de carbone et imposent un réchauffement de l'océan de 2°C pour représenter la chaleur maximale au milieu du Pliocène. Leur modèle intègre également des mécanismes basés sur des observations et analyses récentes: "les plates-formes de glace flottantes peuvent être considérablement réduites ou éliminées complètement par l'augmentation du taux de fonte océanique, et par l'hydrofracturation due à l'écoulement de la fonte en surface dans les crevasses.

Lorsqu'une plate forme de glace est accrochée en profondeur au socle rocheux, elle peut peut être affaiblie par l'hydrofracturation et ses contreforts réduits ; la structure de la plate-forme peut alors s'écrouler si les contraintes excèdent la limite de résistance de la glace produisant ainsi une retraite accélérée. Le modèle mis à jour "prévoit que l'effondrement prévu de la calotte de glace de l'Antarctique Ouest se produira en des décennies (et non pas sur des échelles de temps centenaire ou millénaire) et provoquera également une retraite jusque dans les principaux bassins (lacs) sous-glaciaires de l'Antarctique Est, produisant ~ 17 mètres d'élévation du niveau de la mer mondial en quelques milliers d'années" et cinq mètres au cours des 200 premières années (ajouté avec emphase).

[Dans le document de suivi 2016 cité ci-dessus, un modèle mis à jour produit une contribution de 11,3 mètres à l'élévation moyenne du niveau de la mer, reflétant une réduction de sa sensibilité d'environ 6 mètres par rapport à la formulation dans ce papier de ~ 17 mètres, mais à l'intérieur du champ des estimations plausibles du niveau de la mer.]

• Phipps, Fogwill et Turney (2016) "Impacts de l'instabilité marine à travers la calotte de glace de l'Antarctique Est sur la dynamique de l'océan Austral (en Anglais)", The Cryosphere, 10: 2317-2328

Cette étude conclut que la fonte locale du bassin de Wilkes dans l'Antarctique Est "pourrait potentiellement déstabiliser une partie plus étendue de la calotte de glace Antarctique" car l'eau de fonte stratifie rapidement les eaux de surface. Tandis que la surface de l'océan se refroidit, l’océan Austral se réchauffe de plus de 1°C en profondeur. "Les changements de température se propagent vers l'ouest autour de la côte du continent Antarctique à une profondeur croissante, ce qui représente un mécanisme de rétroaction positif qui a le potentiel d'amplifier la fonte autour du continent... Aussi, la déstabilisation de grands secteurs de l'Est de l'Antarctique pourrait provenir du réchauffement et de la fonte dans une seule zone." Aussi bien «Nos résultats suggèrent que la fonte d'un secteur de la calotte de l'Est de l'Antarctique pourrait entraîner un réchauffement accéléré dans d'autres secteurs, y compris le secteur de la mer de Weddell de la calotte glaciaire de l'Antarctique Ouest» (ajouté avec emphase).

Cette étude est également en accord avec celle Hansen, Sato et al. pour trouver un processus de stratification de la colonne d'eau et des eaux plus chaudes sous la surface comme un mécanisme de rétroaction positive qui a le potentiel d'accroître le taux de fonte.

• Mendel et Levermann (2014) «Bouchon de glace empêchant l'écoulement irréversible provenant de l'Antarctique Est (En Anglais)», Nature Climate Change 4: 451-455

Des secteurs importants de l'Est de l'Antarctique, dont le bassin de Wilkes, sont à la base de vastes bassins sous-glaciaires basés en mer. Cette étude montre que la disparition d'un bouchon de glace (plate-forme ou barrière) à la marge du bassin de Wilkes, entraînerait une élévation du niveau de la mer de moins de 80 mm, déstabiliserait le flux régional de glace et conduirait à une décharge auto-entretenue de tout le bassin et à une élévation du niveau de la mer de 3-4 mètres. Comme dans le cas des travaux de DeConto et Pollard ci-dessus, cette étude aborde également une situation analogue à celle allant du milieu à la fin du Pliocène lorsque «des décharges massives de glace se sont produits dans les marges instables des Terres Adélie et de Wilkes, en raison de la montée en flèche du flux de glaces qui ont été liés au retrait rapide de la ligne d'attache à la terre pendant un climat en réchauffement ».

• Lenaerts, Lhermitte et al (2016) "Eau de fonte produite par l'interaction vent-albédo stockée dans une plate-forme de glace de l'Antarctique Est (en Anglais)", Nature Climate Change 7: 58-62

Cette étude identifie un mécanisme qui déclenche la fonte profondément dans la plate-forme de glace du Roi Baudouin en Antarctique Est. Des vents forts ont contribué à réchauffer l'air et à faire fondre de la glace blanche, exposant une couche de glace foncée au-dessous, qui à son tour absorbe plus de lumière du soleil, accélérant encore la fonte. Dans ces "points chauds", les lacs glaciaires de surface se forment et l'eau de fonte se mélange dans des moulins qui sont des crevasses profondes dans lesquelles l'eau de fonte coule à grand débit, parfois jusqu'à la terre ferme, accélérant la fonte et/ou la vitesse de l'écoulement des glaciers vers la mer. De plus, des chercheurs ont trouvé des lacs souterrains "sous glaciaires" dans la calotte de glace. Au total, 55 lacs situés sur ou dans la plate-forme de glace ont été identifiés. Cela signifie que la plate-forme de glace présente de nombreuses poches de faiblesse dans toute sa structure, ce qui suggère une plus grande vulnérabilité potentielle à s'effondrer par hydrofracturation, surtout si la formation de lacs continue ou augmente.

• Fogwill, Turney et al. (2017) "Décharge de la calotte glaciaire de l'Antarctique provoquée par les feedbacks atmosphère-océan à la fin de la dernière période glaciaire (en Anglais)", Scientific Reports 7, article 39979

La perte de masse glaciaire en Antarctique à la fin de la dernière période glaciaire, il y a 14 600 à 12 700 ans, a contribué à faire grimper de plusieurs mètres le niveau de la mer qui, selon diverses sources, a augmenté de dizaines de mètres. À cette époque, les changements dans la circulation atmosphérique-océanique ont mené à une stratification dans l'océan avec une couche froide à la surface et une couche chaude dessous. Dans ces conditions, la calotte de glace fond plus fortement que lorsque l'océan environnant est bien mélangé. C'est exactement ce qui se passe actuellement autour de l'Antarctique. Le membre de l'équipe de recherche Michael E. Weber dit: «Les changements qui se déroulent actuellement d'une manière inquiétante ressemblent à ceux d'il y a 14 700 ans.

UN CERTAIN NOMBRE d'études récentes ont porté sur le glacier Totten en Antarctique de l'Est. Plusieurs éléments de preuve suggèrent l'effondrement possible du glacier Totten dans les bassins intérieurs au cours des périodes chaudes passées, notamment l'époque Pliocène. Le glacier est de nouveau vulnérable: 

• Le glacier Totten a le plus fort taux d'amincissement dans l'Antarctique Est, grâce à la fonte accélérée du fond de la plate-forme de glace, due à des processus océaniques. Une cavité de plate-forme de glace sous des profondeurs de 400 à 500 mètres pourrait permettre des intrusions de l'eau chaude et un trou intérieur relie la cavité principale de la plate-forme de glace à l'océan. Si les courants d'amincissement se poursuivent, un plus grand plan d'eau au-dessus du trou pourrait potentiellement permettre à plus d'eau chaude d'entrer dans la cavité, ce qui peut éventuellement conduire à la déstabilisation de la région située entre le glacier Totten et un glacier profond semblable coulant dans le Trou Reynolds [Greenbaum, Blankenship et al (2015) "Accès de l'océan à une cavité sous le glacier Totten en Antarctique Est (en Anglais)", Nature GeoScience].

• Le Totten pourrait devenir instable si le réchauffement climatique se poursuit au rythme actuel. Comme les mers chaudes lavent la plate-forme de glace, la masse de glace terrestre pourrait commencer à reculer, traverser un seuil critique dans le siècle présent, puis se retirer à 300 kilomètres à l'intérieur des terres. [Aitken, Roberts et al (2016) "Retraite répétée à grande échelle et avancement du glacier Totten indiqué par l'érosion du sol intérieur (en Anglais)", Nature 533: 385-389].

• Le Totten fond par en-dessous tandis que l'eau de mer chaude coule puissamment à l'intérieur vers le glacier Totten, faisant perdre à la plate-forme de glace entre 63 et 80 milliard de tonnes de sa masse vers l'océan par an. L'eau chaude entre dans une cavité sous le glacier à travers un canal en eau profonde nouvellement découvert [Rintoul, Silvan et al (2016) "La chaleur de l'océan entraîne la fonte basale rapide de la plate-forme de glascientifiques de la cryosphèrece du Totten (en Anglais)", Science Advances 2: e1601610].

     CONCLUSION 

Un rapport à glacé le sang ; à la fin de 2015, des scientifiques pour "l'Initiative Internationale sur le Climat de la Cryosphère" avertissaient, à propos des «Seuils et fermetures de fenêtres: risques de changements climatiques irréversibles de la cryosphère» (http://iccinet.org/thresholds) que les engagements de Paris n'empêcheront pas la Terre de «Traverser vers la zone des seuils irréversibles» dans des régions de glaciers polaires et de montagne, et que le franchissement de ces limites peut «déboucher sur des processus qui ne peuvent être stoppés à moins que les températures ne reviennent à des niveaux inférieurs aux préindustriels» (dit avec emphase). Le rapport dit qu'il n'est pas bien compris en dehors de la communauté scientifique, que la dynamique de la cryosphère est lente à se manifester, mais une fois déclenchée «cela force inévitablement le système climatique de la Terre dans un nouvel état, que la plupart des scientifiques croient qu'il n'existait plus depuis 35 à 50 millions d'années». (Emphase ajoutée).

Ian Howat, professeur agrégé des sciences de la terre à l'Ohio State University, a déclaré: "Il est généralement admis que ce n'est plus une question de savoir si la calotte de glace de l'Antarctique Ouest va fondre, c'est une question de savoir quand. Ce genre de comportement de fissuration (cracking) fournit un autre mécanisme pour la retraite rapide de ces glaciers, ce qui ajoute à la probabilité que nous puissions voir un effondrement significatif de l'Antarctique Ouest dans le courant de nos vies. "(Https://www.siliconrepublic.com/innovation/antarctic-ice-sheet-global-warming)

Les scientifiques avec lesquels j'ai communiqué estiment que Rignot, Mouginot et al. est un document crédible et, avec les preuves publiées depuis, il serait prudent d'admettre que la  l'Ouest de l’Antarctique a très probablement dépassé son point de basculement pour une déglaciation massive avec des conséquences importantes pour l'élévation du niveau des océans. DeConto et Pollard projettent plus d'un mètre d'élévation du niveau des océans ajoutée par l'Antarctique pendant ce siècle. Cela correspond au scénario de Hanse, Sato et autres, ce qui est également conforme aux conclusions de Phipps, Fogwill et Turney.

La réalité d'une élévation de plusieurs mètres du niveau des océans n'est pas une question de "si", mais de "quand". "L'état naturel de la Terre avec les concentrations actuelles de CO2 est un niveau des océans d'environ 21 mètres plus élevé qu'aujourd'hui", explique le professeur Kenneth G. Miller (http://news.rutgers.edu/news-releases/2012/03/global-sea-level-lik-20120316). D'autres chercheurs s'accordent à penser qu'il sera probablement plus de 20 mètres à plus long terme (https://www.sciencedaily.com/releases/2009/06/090622103833.htm).


     Alors, de combien pourrait grimper le niveau des océans pendant ce siècle ?

• «Les estimations actuelles d'élévation du niveau de la mer vont de 0,50 mètre à plus de 2 m en 2100», a rapporté le numéro de novembre 2009 de «Science Update 2009» publié par le CSIRO et le Bureau australien de météorologie.

• ... "une élévation du niveau de la mer de 75 à 190 cm pour la période 1990-2100", a conclu Vermeer et Rahmstorf (2009), "Niveau mondial des océans lié à la température mondiale", PNAS 106: 21527-32

• En 2012, la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) des États-Unis a déclaré: «Les scientifiques ont une confiance très élevée (plus de 90% de chances) que le niveau moyen ds océans va augmenter d'au moins 0,2 mètre et pas plus de 2 mètres d'ici à 2100." La NOAA prévoit quatre scénarios d'élévation du niveau de la mer pour 2100, dont le plus élevé avec 2 mètres pour 2100 "reflète le réchauffement de l'océan et la contribution plausible maximale de la perte de la calotte glaciaire et de fonte glaciaire. Ce scénario le plus élevé devrait être envisagé dans les situations où il y a peu de tolérance au risque" (Parris, Bromirski et al (2012) « Scénarios d'élévation du niveau mondial de la mer pour l'évaluation nationale du climat des États-Unis », NOAA Tech Memo OAR CPO-1, NOAA, Silver Spring, MD).

• Nouvelle de dernière heure : un rapport actualisé de la NOAA (en Anglais)
  sur l'élévation du niveau de la mer vient d'être publié. Il recommande un scénario révisé à la hausse de la montée du niveau de la mer de 2,5 mètres pour 2100, 5,5 mètres pour 2150 et 9,7 mètres pour 2200. Il annonce que l'étude du niveau de la mer a "avancé significativement au cours des dernières années, en particulier (pour) les calottes glaciaires terrestres du Groenland et de l'Antarctique sous réchauffement climatique", et donc « la gamme correspondante d'élévation possible du niveau de la mer au 21e siècle est plus grande qu'on le pensait auparavant ». Il souligne que «les preuves grandissent continuellement sur le fait que l'Antarctique et le Groenland perdent de plus en plus de masse à un rythme accéléré», ce qui «renforce l'argument de la prise en compte des pires scénarios de gestion des risques côtiers».

Le point de vue général parmi les scientifiques avec qui j'ai communiqué est de s'attendre à une élévation du niveau de la mer d'au moins 1 mètre pendant ce siècle, et peut-être plus de 2 mètres à la lumière des travaux étudiés ci-dessus. Les scientifiques ont trouvé que de mettre une limite supérieure réelle sur la quantité de glace qui pourrait fondre - et à quelle vitesse - est une affaire difficile. 

Parmi une myriade d'impacts mondiaux dévastateurs, une élévation du niveau de la mer d'un mètre inonderait jusqu'à 20% de la superficie du Bangladesh et déplacerait 30 millions de personnes, éliminerait 40-50% du delta du Mékong, inonderait un quart du Delta du Nil, et de dépeuplerait certains petits états situés sur des atolls de corail. 

La seule conclusion pratique à tirer est que le réchauffement climatique est déjà rendu trop loin, et l'objectif doit être de parvenir à un niveau de gaz à effet de serre et une température mondiale bien en dessous de ce qui prévaut actuellement.