Les conséquences de la dernière glaciation
Périodes glaciaires et interglaciaires
Depuis 1,8 millions d’années, la Terre subit une alternance de périodes glaciaires et interglaciaires, rythmées principalement par des phénomènes astronomiques : variation d’excentricité de l’ellipse de l’orbite terrestre, obliquité de l’axe des pôles, précession des équinoxes.
Une période glaciaire dure environ 80 000 ans, alors que les périodes interglaciaires sont plus courtes, allant de quelques milliers d’années à 20 000 ans.
Au moment du dernier âge glaciaire, il y a environ 20 000 ans, le sol européen était en partie gelé, la température en hiver descendait à – 30°, et le niveau des mers était inférieur de 120 m.
Nous sommes actuellement dans une période interglaciaire, appelée l’holocène, à laquelle devrait succéder une période glaciaire qui pourrait être retardée par la hausse récente et rapide du CO2 atmosphérique.
Deux paramètres influent donc sur le climat de la Terre
La position astronomique de la Terre par rapport au soleil, qui modifie la quantité d’énergie qu’elle reçoit : paramètres astronomiques ;
La concentration des gaz à effet de serre : paramètres terrestres.
L’Arctique ou la cryosphère (le domaine du froid)
La cryosphère englobe :
Le sol gelé = le pergélisol (permafrost, en Anglais) ;
Les glaces continentales = les glaciers et la calotte glaciaire groenlandaise ;
La banquise = la glace de mer.
1° Le sol gelé
C’est un sol qui se maintient constamment à une température égale ou inférieure à 0°, pendant au moins deux ans.
Son épaisseur varie de 20 m au sud, pour atteindre 300 m dans les zones déglacées il y a plus de 10 000 ans, et plus de 600 m dans les secteurs hypercontinentaux de Sibérie.
En profondeur, vers 200 m, il abrite des restes de végétaux, animaux et microbiens, gelés depuis des dizaines de milliers d’années : ce stock de carbone organique enfoui dans le pergélisol arctique représenterait deux fois la quantité de carbone dans l’atmosphère.
Or ce pergélisol fond : des tourbières et des lacs apparaissent, au fond desquels, la matière organique, libérée du gel, fermente en l’absence d’oxygène, et émet du méthane.
2° Les glaces continentales
- Les glaciers et les petites calottes glaciaires de l’archipel canadien, de l’Alaska, du Svalbard et des îles russes
- Le Groenland : la deuxième plus grande calotte glaciaire sur Terre, après celle de l’Antarctique
Le Groenland : la plus grande île sur Terre
2 175 000 km2 (quatre fois la France), dont 1 833 900 km2 recouverts de glace (Inlandsis : 84 %)
2 000 km de longueur et 1 050 km de largeur
Littoral : 44 087 km de côtes
Sommet le plus haut : le mont Gunnbjorn (3 733 m).
Histoire du Groenland
C’est celle de la survie et de l’adaptation des hommes dans les conditions extrêmes de l’Arctique, pendant trois millénaires.
982 : découvert par les Vikings islandais qui y restent plus de quatre siècles.
13èmesiècle : des peuples inuits, y vivant actuellement, viennent s’y établir.
1721 : les autorités danoises organisent une expédition missionnaire – statut de colonie jusqu’en 1953.
1979 : autonomie renforcée.
57 000 habitants.
Capitale : Nuuk, sur la côte ouest.
Spécificité du Groenland
C’est une île recouverte à 80 % de glace
C’est une île entourée partiellement par la banquise (glace de mer).
Morphologie du Groenland
C’est une énorme cuvette centrale coincée entre deux chaînes montagneuses, à l’est et à l’ouest, pouvant ressembler à :
- Un coquetier avec son œuf ;
- Une glace en cornet ;
- Une pieuvre.
La calotte glaciaire est un inlandsis dont la superficie est supérieure à 50 000 km2
Elle s’est formée il y a trois millions d’années, quand le climat s’est refroidi entre 1 et 2° : le gradient thermique entre l’océan « chaud » et le continent très froid a provoqué le développement de tempêtes de neige.La neige tassée s’est transformée en glace : sous le poids de la glace, la plaque continentale s’est enfoncée, entraînant la formation d’une large cuvette centrale.
La glace du cœur met très longtemps à atteindre la mer : en profondeur, la glace a plusieurs milliers d’années, ce qui permet le carottage pour l’étude du climat passé.
C’est la température de la base de la calotte glaciaire qui contrôle l’écoulement de la glace : les variations en surface sont amorties et atteignent la base en un temps très long - 60 ans pour atteindre 10 m de profondeur, 60 000 ans pour 3 100 m - : la température de la base est donc celle du dernier âge glaciaire.
Si la totalité de la calotte glaciaire fondait, le niveau des mers s’élèverait de 6,5 m, versus 25 cm pour les glaciers arctiques et 1 mm pour les glaciers alpins.
Les glaciers et la calotte glaciaire fonctionnent comme un compte en banque
- Crédit = accumulation de la neige (chute de la neige) ;
- Débit = ablation de la glace (fonte de la glace).
Les glaciers
Le glacier est une rivière gelée qui s’écoule sous son poids, creusant la vallée, arrachant des blocs de rochers formant les moraines latérales, et une moraine centrale lorsque deux glaciers se rencontrent.
Vers la côte, la vitesse d’écoulement de la glace s’accélère, canalisée par les glaciers latéraux : elle est de plusieurs mètres par jour, jusqu’à 10 mètres en cas de rupture (on parle alors d’un « surge » ou avancée glaciaire accélérée).
Une fois en mer, la langue glaciaire détachée de son lit rocheux, plus légère que l’eau, se met à flotter.
Les blocs de glace s’écroulent dans la mer, dans un bruit de tonnerre : ainsi naissent les icebergs, ces montagnes de glace.
Les glaciers, moins froids que la calotte glaciaire, réagissent plus vite au réchauffement climatique.
Mécanisme de la fonte des glaces
Le glacier est attaqué au niveau de ses trois interfaces :
- L’interface « glace – socle rocheux » : le bas du glacier ;
- L’interface « glace – air » : le haut du glacier ;
- L’interface « glace – eau de mer » : l’avant du glacier.
L’interface « glace – socle rocheux »
Il est responsable de l’écoulement du glacier.
Les forces de frottement et la chaleur émise par la Terre (géothermie), entraînent un dégagement de chaleur responsable de la fonte de la glace avec apparition d’un torrent sous-glaciaire donnant une eau lubrifiante.
Lors des ruptures de pente, apparaissent des séracs : sous la poussée, la langue glaciaire se fragmente.
L’interface « glace – air »
L’air est avant tout un isolant (pour preuve, la technique d’habillement en couches successives, afin de lutter contre le froid).
Le réchauffement saisonnier et le réchauffement climatique global entraînent une fonte localisée de la glace, ce qui associé à l’effet « albédo », accélère ainsi le processus de fonte, avec apparition de lacs, de bédières, de rivières, et de moulins, alimentant ainsi le torrent sous-glaciaire et l’eau lubrifiante.
L’interface « glace-eau de mer »
La poussée d’écoulement du glacier, associée au grand pouvoir de solubilité de l’eau par rapport à l’air et à la circulation de l’eau océanique (courants, marée, houle), entraîne une fonte partielle de la glace, avec fragmentation du front du glacier : le front du glacier est en fait une machine à fabriquer des icebergs (vêlage).
Les icebergs
Ce sont des montagnes d’eau douce, arrachées au glacier, transportant des roches et des poussières, dérivant sur la mer.
En Arctique, ils sont hauts et massifs, mais parfois tabulaires.
Leur volume immergé représente près de 90% de leur volume total : la masse volumique de la glace est de 0,917 kg/dm3, et celle de l’eau salée de 1,025 kg/dm3.
Quand ils sont propres (glace pure), ils ont parfois une couleur bleue, en rapport avec l’absorption différentielle de la molécule H2O, molécule absorbant davantage les longues longueurs d’onde (rouge) que les courtes (bleu) : éclairée par la lumière blanche du soleil, la lumière qui ressort de la glace, privée de ses radiations rouges, paraît donc bleue.
Les icebergs, errant sur l’océan arctique, se retournant au gré des courants et des dislocations successives, sont, pour un temps plus ou moins long, des cathédrales en péril, se sculptant sans arrêt, avant de disparaître.
Contribution de la fonte des glaces à l’élévation du niveau moyen des océans
Le niveau moyen des océans croît d’environ 3 mm par an, en rapport avec :
- La fonte des glaces terrestres de l’Arctique : 40 %
- La fonte des glaces terrestres de l’Antarctique : 15 %
- Si dans un verre rempli à ras-bord de whisky, on rajoute des glaçons, le verre déborde (poussée d’Archimède)
- L’élévation de la température, entraînant une dilatation des océans : 45 %
- La fonte de la banquise arctique : 0 %
Si un verre contenant des glaçons est rempli à ras-bord de whisky, la fonte des glaçons n’entraîne aucun débordement (poussée d’Archimède préexistante
Une video montrant la création des icebergs par la rupture d'un glacier arrivant dans la mer REMETTRE LA VIDEO
3° La banquise
Une étendue de mer gelée
On distingue la banquise pérenne, d’une épaisseur de 3 à 4 m, qui persiste après la fonte estivale, et la banquise saisonnière qui disparaît chaque été.
La banquise saisonnière se forme durant l’hiver polaire : c’est l’embâcle.
Lorsque le froid polaire s’installe parfois brutalement (- 40°) ; la surface de l’océan se refroidit, mais en raison des mouvements de la mer (houle, vagues), la glace ne prend pas d’un seul coup.
Lorsque la température de l’eau de mer descend au-dessous de -1,86°, les premières paillettes de glace cristallisent : c’est le frazil, puis la mélasse (couche huileuse) et enfin la glace en crêpe qui va former des plaques plus ou moins étendues (les floes).
La banquise s’épaissit alors lentement par sa face inférieure : l’épaisseur de glace peut atteindre 1n5 m à 2 m, sans compter la neige qui s’y accumule, ainsi que les projections d’eau de mer.
L’eu de mer se dessale en gelant, expulsant le sel vers les eaux profondes.
La flottabilité de la banquise est due à la différence de densité entre la glace et celle de l’eau liquide : elle est d’environ 9 % ; la glace moins dense, subit ainsi la poussée d’Archimède, et flotte.
Les vents, les courants et les chocs avec les icebergs dérivants font bouger la banquise, la fracturent, la compriment et créent des fissures, des failles, des crêtes de compression, des chevauchements de plaques : c’est la dérive arctique.
A la fin de l’hiver, la banquise saisonnière se disloque et fond : c’est la débâcle.
Banquise et ours polaire
L’ours polaire ne se nourrit pratiquement que de phoques.
Or il chasse le phoque uniquement sur la banquise.
Si la banquise pérenne disparaît, l’ours ne pourra plus attendre la formation de la banquise saisonnière, la période entre la débâcle et l’embâcle devenant de plus en plus longue.
L’ours polaire est donc, actuellement, en grand danger.
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