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La Terre, une planète fragile Les
conséquences à long terme : du chaud et du froid (III)
L'Antarctique
est un continent particulier. Réservé à la recherche scientifique au
moins jusqu'en 2040 dans le cadre du Traité
sur l'Antarctique, en hiver c'est un espace aussi vaste que l'Afrique et
recouvert d'une calotte de glace de plus de 4.7 km d'épaisseur. En 1996,
grâce à des mesures radars et sismiques on a également découvert sous la station
scientifique Vostok un immense lac souterrain grand comme la Corse. A ce
jour plus de 70 lacs ont été découverts sous l'Antarctique. Ils se sont
probalement formés voici 35 millions d'années au cours de la glaciation
de l'Antarctique et restent liquides suite à la chaleur
dégagée par la Terre. Le lac Vostok devrait être exploré par une sonde Cryobot,
la même que celle que la NASA envisage d'utiliser pour explorer les lunes de Jupiter
ou de Saturne. A
gauche la variation de la concentration en gaz carbonique relevé dans une
carotte de glace de 2200 m prélevée en Antarctique par une équipe de chercheurs
franco-russes. A droite une image reconstruite du continent Antarctique
réalisée à partir des photographies prises en été par un satellite météo
de la NOAA. La résolution est de 1 km. Imaginez que cette superficie
représente presque l'étendue de l'Afrique ! Documents Météo-France
et
NOAA. L'Antarctique
: un laboratoire à ciel ouvert Depuis
que le Belge Adrien de Gerlache démontra pour la première fois en 1897
que l'homme pouvait hiverner en Antarctique, l'homme a décidé d'y passer
quelques mois chaque année pour y conduire des expériences
scientifiques. On y fait même du tourisme à partir du Chili. Aujourd'hui
44 nations ont signé le Traité sur l'Antarctique et sont présentent sur
le continent blanc. Elles y effectuent des relevés météo, étudient
l'évolution du climat, la géologie, la glaciologie, le champ
géomagnétique, le milieu marin, la faune et la flore du continent blanc.
Avoir l'avoir
quitté durant plus d'un demi-siècle (en 1961), en 2007 la Belgique
réouvrit la base Roi Baudoin et partagea ses installations avec des
scientifiques japonais. L'Antarctique
intéresse particulièrement les scientifiques car il s'agit d'un laboratoire
à ciel ouvert. Non seulement on y découvre des météorites et des
bactéries extrêmophiles mais les
bulles d'air prisonnières de la glace contiennent l'état de l'air de la
Terre depuis 500000 ans ! En effet, sachant que les masses d'air chaud se
déplacent vers les masses d'air froid, durant l'hiver austral, le pôle
Sud aspire l'air de toutes les régions du monde, en particulier toute la
pollution dégagée par les Etats-Unis, l'Europe et l'Asie. L'air
se refroidissant en s'approchant du pôle, il se densifie et retombe sur
le sol Antarctique en créant localement des vents très violents (vents
catabatiques jusqu'à 25 m/sec). A lire : Les régions polaires
L'analyse de la glace a ainsi permis de découvrir que les explosions nucléaires réalisées dans l'atmosphère dans les années 1950 avaient laissé des traces de métaux lourds jusqu'en Antarctique; les volcans européens y ont également déposés leurs cendres. Pire encore, le plomb utilisé du temps des Romains et dont beaucoup d'habitants souffrirent de saturnisme se retrouve aujourd'hui en grande quantité en Antactique ! Ainsi comme avec un gant blanc, en passant sur la surface de l'Antarctique nous pouvons connaître l'état de la planète. Que nous apprend l'Antarctique sur les variations climatiques de la Terre ? Tout d'abord il y a la question du "trou d'ozone" qui ne cesse de s'accentuer au fil des années ainsi que nous le verrons en climatologie. En 2003 par exemple, sa taille correspondait à la surface du continent Antarctique ! Son évolution suit le taux de concentration des gaz à effet de serre dont les fameux CFC (chloro-fluoro-carbone). Le chlore en particulier est très sensible à la baisse de température stratosphérique. En 2003 la température à hauteur de la couche d'ozone ayant été proche de -90°C, c'est à cette époque que le trou d'ozone connut son expansion maximale.
Ensuite il y a l'immense collection de carottes de glace stockées dans les stations polaires et les universités. Des carottes de 3500 m remontant à environ 500000 ans ont été extraites du sous-sol de la station Vostok, considérée comme le "pôle du froid" (température moyenne de -55°C et record de -89.2°C !). Calibrées, datées et analysées, une simple analyse visuelle permet déjà d'observer l'évolution du climat. Ainsi, les couches alternativement claires et sombres d'une carotte glaciaire ainsi que leur transparence donnent une indication sur la rigueur et la quantité de neige tombées durant les hivers et les étés. Observé en lumière polarisée (en plaçant la coupe mince en sandwich entre deux filtres polarisants), la couleur indique l'orientation cristallographique de la glace. Enfin, on voit que la glace est de bonne qualité et a donc subit peu de déformations lorsque les cristaux sont uniformes et peu fragmentés. On en déduit que le climat a changé lentement et n'a pas subit de brusques variations de températures. En étudiant des milliers d'échantillons de cette manière, ces carottes de glace confirment le réchauffement actuel de l'atmosphère. Mais cela n'a rien d'artificiel. N'oublions pas que ce phénomène climatique est naturel et lié au cycle de Milankovitch : aujourd'hui, et depuis environ 10000 ans, nous sommes dans une période interglaciaire, ce qui signifie que la température globale du monde à tendance à augmenter puisque nous allons vers un radoucissement général du climat. La Terre a connu de nombreuses périodes glaciaires et interglaciaires et celle que nous connaissons aujourd'hui n'est que l'une d'entre elles. Cela dit, aujourd'hui l'impact de la consommation d'énergie de plus de 6.1 milliards d'individus et principalement des pays riches et émergeants ajoute une variable de poids à ce bilan, d'autant que la population augmente de manière exponentielle[6].
Dans les plus anciens échantillons de glace Antarctique on retrouve des traces d’air de la période chaude interglaciaire remontant à 120000 ans. En fait, la dernière déglaciation a libéré presque autant de gaz carbonique dans l’atmosphère que ce que nous avons produit durant l’ère industrielle. Le plus vieux pic apparaît soudainement, à l'instar d'un événement géologique. Il dura plusieurs milliers d'années puis décru lentement à mesure que les glaces prirent de l'extension. Avec le temps, les flocons de neige emprisonnèrent de moins en moins de gaz carbonique, jusqu'à ce qu'il réapparaisse il y a 20000 ans. On peut ainsi établir un lien entre la courbe de température de la neige polaire et la concentration du gaz carbonique. Le réchauffement s'est ensuite stabilisé durant 10000 ans, le manteau de glace s'est retiré en permettant aux espèces de se développer. Sous la pression humaine, le taux de CO2 gagna à nouveau 50% et retrouva son niveau interglaciaire, mais à une vitesse 100 fois plus rapide. Durant la dernière glaciation, la température moyenne ne baissa que de 4°C dans l'hémisphère nord. Puis on a pu démontrer qu'à partir de 1975, année où la population mondiale dépassa 4 milliards d'habitants, il y eut une corrélation évidente entre cette croissance et l'augmentation de l'effet de serre. Selon les derniers modèles numériques, d'ici 100 ans nous devrions assister en Europe de l'Ouest à une augmentation de la température comprise entre 1.5 et 6°C. Autrement dit, nous sommes en train d'assister au plus grave changement climatique que la Terre ait connu depuis 1 million d'années !
Les conséquences de l'augmentation de l'effet de serre Dans les années 1990 certains scientifiques pensaient encore que l'argument de l'effet de serre perdait de sa force : le signal du réchauffement global était masqué par un abondant bruit naturel. Pour dissiper les doutes il fallait donc veiller en permanence sur les océans et les terres, surveiller le métabolisme des animaux et des végétaux. Comme l'on écrit T.Crowley et G.North en concluant leur rapport sur l’état du climat en 1991, "l'augmentation de l'effet de serre est un événement majeur dans l'histoire du climat mais il présente suffisamment de périodes creuses pour que l'on prenne conscience de ses faiblesses, avant de considérer que nos modèles climatiques sont adaptés à la prédiction des changements globaux". Avec le temps cependant et l'accumulation de toujours plus de données allant dans le même sens, tous les chercheurs ont bien dû se rendre à l'évidence, le gaz carbonique perturbe le climat. Aujourd'hui, la question est de savoir quelles seront les conséquences sur le climat d'une aggravation de l’effet de serre ? On peut répondre à cette question, mais les climatologues et les biochimistes avouent qu'il très difficile d'estimer l'influence des océans et de la couverture nuageuse et de les quantifier dans un modèle numérique. Toutefois la plupart des modèles prennent en compte aujourd'hui des données supplémentaires comme les effets des aérosols. Globalement les modèles prévoient d'ici à 2100 un réchauffement global compris entre 0.8°C et 3.5ºC si les émissions de soufre s'accentuent ou entre 0.8°C et 4.5ºC si ces émissions sont stabilisées à leur niveau actuel. Pour l'IPCC (GIECC en français), les estimations oscillent entre 2ºC et 2.4ºC respectivement. Cette croissance s'effectue à un rythme constant compris entre 0.12ºC et 0.26ºC par décennie, un rythme plus rapide que tout ce qu'on a pu observer depuis 10000 ans. La tendance de ces courbes indique que la température moyenne du globe en 2100 serait plus élevée que tout ce qu'il a connu depuis 125000 ans. Aidez les scientifiques à améliorer les prévisions climatiques
L'augmentation de l'effet de serre aura pour conséquence de diminuer la température hivernale en haute-altitude et de renforcer de quelques centimètres la déjà trop abondante pluviosité annuelle sous les tropiques. Plus il y aura de vapeur d'eau dans l'atmosphère plus le phénomène sera important. Il s'emballera si bien que nous assisterons à un changement climatique sans précédent. Ce réchauffement provoquera également une fonte des glaciers qui perdraient environ 2% de leur masse, fonte qui libèrera plus de vapeur d'eau dans l'atmosphère, ce qui donnera plus de précipitations, etc. Déjà actuellement beaucoup de glaciers canadiens et même français ont reculé d'au moins 1 km par rapport à 1950, et nous n'en sommes qu'au début... car comme le trou d'ozone au-dessus de l'Antarctique, nous subissons aujourd'hui les conséquences des actes que nos grands-parents ont amorcés il y a plus de 50 ans ! Suite à ce déséquilibre thermodynamique, l'eau et l'air se réchaufferont mais les calottes polaires ne pourront pas supporter ce régime. Si la calotte du pôle Nord disparaît, il n'y aura aucune conséquence car elle est constituée d'eau de mer gelée qui retournera à la mer. Comme actuellement le volume de glace occupe un certain volume d'eau (cf. Archimède), sa fonte va simplement réoccuper le volume actuel. En revanche, le pôle Sud est constitué d'un immense glacier d'eau douce. Sa fonte viendra alimenter les océans. Par voie de conséquence, selon l'IPCC vers 2080 le niveau des mers s'élèverait de 16 à 69 cm si les émissions des aérosols augmentent ou de 9 à 48 cm si elles se stabilisent (certains scénarii antérieurs prévoyaient une hausse jusque un mètre). Des terres basses tel le Bengladesh perdrait 20% de son territoire. Des dizaines de millions de personnes devraient alors être évacuées des îles à fleur d'eau et des deltas plats avec toutes les conséquences socioéconomiques qu'on peut imaginer. A consulter en ligne:
Prochain chapitre Les réfugiés de l'environnement
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