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Se donner les moyens de l'excellence : la recherche polaire française à la veille de l'année polaire internationale

 

II. LES PÔLES, UN RÔLE CLEF DANS LA COMPRÉHENSION DU CHANGEMENT CLIMATIQUE

Le changement climatique est devenu une préoccupation scientifique et politique majeure mais peu nombreux sont ceux qui mesurent à quel point la recherche menée aux pôles a contribué et va contribuer dans les prochaines années à le prévoir et peut-être à le prévenir. Trois grands domaines sont concernés : les forages glaciaires, l'océanographie et la dynamique des grandes zones englacées (pôle Nord, Groenland et Antarctique).

A. COMPRENDRE LES CLIMATS ANCIENS POUR COMPRENDRE LE FUTUR DU CLIMAT

Les grands inlandsis de glace du Groenland et de l'Antarctique ont la propriété extraordinaire de constituer des archives climatiques.

La neige qui tombe, s'accumule et se transforme progressivement en glace en raison de la température et de son poids croissant car elle devient de plus en plus dense. Lors de ce processus, elle emprisonne définitivement quelques particules d'air environnant et des poussières. Ainsi, sous forme de couches successives se trouvent scellées des informations précieuses sur le climat. Le « sceau » n'est jamais brisé puisque les températures sont en permanence négatives de plusieurs dizaines de degrés.

Cette obturation s'effectue en Antarctique à 100 m de profondeur lorsque la densité a atteint 0,84. Ainsi, lorsque l'accumulation est très faible, la neige met quelques milliers d'années à devenir glace, l'air emprisonné est donc plus jeune que la glace. La différence a été estimée sur Vostok entre 4 et 7 000 ans.

Pour analyser les carottes de glace, il faut donc mener des études très poussées sur la photochimie du manteau neigeux, sur la chimie de la neige et sur celle des particules qui y sont présentes, comme d'ailleurs sur le métamorphisme de la neige, car une transformation se produit au cours du temps, qui perturbe le signal ensuite détecté dans la glace.

La glace est stratifiée entre couches d'hiver et d'été. L'été, les couches sont moins denses car les grains sont plus gros en raison d'une température moins basse. La couche d'hiver est plus dense et parfois formée en croûte en raison du vent.

Ce sont là de premiers éléments permettant d'analyser la zone superficielle et de retrouver les conditions météorologiques des années antérieures.

L'ensemble de cette glace se déplace au cours du temps du sommet de la calotte vers le fond et du centre vers la côte.

La vitesse d'écoulement vertical est de quelques centimètres par an en surface en fonction des précipitations. Elle peut varier considérablement d'un site à un autre. Ainsi en Antarctique, alors que les deux sites sont distants de moins de 600 km, la carotte de Vostock, pourtant plus longue (3 650 m) que celle de Concordia (3 270 m), ne permet de remonter que jusqu'à 420 000 ans, contre plus de 800 000.

Horizontalement, les déplacements sont également très lents : inférieurs à 1 m par an sur le plateau et une centaine de mètres dans les glaciers émissaires. Ils entraînent un amincissement progressif des couches successives. Cette déformation doit pouvoir être modélisée pour permettre la datation. La faiblesse des déplacements est un critère essentiel pour disposer d'une longue série temporelle non perturbée.

Au total, la neige tombée au centre du continent peut mettre plusieurs centaines de milliers d'années pour rejoindre la côte. C'est ce mécanisme qui fait des calottes du Groenland et de l'Antarctique des archives du climat mondial.

C'est dans les années 1950 qu'apparaît la science de l'analyse des glaces. Le scientifique français Claude Lorius raconte qu'il a eu l'intuition d'analyser les bulles d'air contenues dans la glace en regardant un glaçon dans un verre de whisky : « C'est en les regardant éclater lorsqu'un glaçon fond dans un verre de whisky que j'ai eu l'intuition qu'elles représentaient des témoins fiables et uniques de la composition de l'air, ce que nous prouverons au fil des ans ».

Les premiers forages profonds ont été entrepris au Groenland à Camp Century en 1966, et, en Antarctique, à Byrd en 1968, et Vostock à partir de 1970. Le premier forage profond (900 m) a été effectué par les Français sur Dôme C en 1978, les premiers travaux de glaciologie y avaient débuté en 1974.

1. Les forages récents au Groenland

Un programme européen a effectué un forage au sommet de l'inlandsis en 1989 : le programme GRIP (Greenland Ice Core Project), avec pour objectif de prélever une carotte de glace sur toute l'épaisseur du glacier, soit 3 027 m. Un projet américain similaire (GISP 2 : Greenland Ice Sheet Project 2) a permis un forage de 3 053 m et une carotte de 1,55 m du substrat rocheux, à 28 km du site européen. Ces forages ont permis des reconstitutions climatiques jusqu'à 105 000 ans, mais au-delà les carottes étaient de moins bonne qualité.

Une nouvelle campagne pilotée par le Danemark et comprenant des partenaires européens, américains et japonais a été entreprise 300 km plus au nord (North GRIP). Le forage a débuté en 1996 et la roche a été atteinte en 2003. La base a été fermée en 2004.

Publiés récemment (10 juin 2004 dans la revue Nature), les résultats montrent que ce forage de 3 085 m, le plus profond réalisé dans cette région, permet de remonter au-delà du dernier âge glaciaire, il y a 115 000 ans. A cette époque, le climat du Groenland était chaud et stable.

Les carottes du Groenland permettent donc de reconstituer l'ensemble du cycle depuis la dernière période chaude semblable à la nôtre.