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

 

3. Les forages océaniques : le trait d'union transpolaire

Le programme EPICA se double d'un programme océanique (EPICA-MIS pour Marine Isotopic Stages).

Les principaux intérêts des carottes océaniques sont les suivants :

- elles permettent de remonter plusieurs millions d'années,

- elles fournissent le « signal océanique », c'est-à-dire la manière dont les océans ont évolué au cours des différentes périodes climatiques (température par exemple),

- elles permettent de connaître l'évolution des grands courants marins,

- elles permettent enfin de reconstituer le lien qui unit les deux pôles et donc le fonctionnement de la machine climatique globale au nord et au sud.

Elles sont en revanche moins précises.

Le calage entre les différents forages océaniques, groenlandais et antarctiques s'effectue grâce à des événements particuliers. Certains sont astronomiques. D'autres sont physiques et s'expliquent par l'histoire des gigantesques calottes de la dernière période glaciaire.

En effet, entre les derniers 120 000 et 15 000 ans, la Terre a connu une période de fort refroidissement. Elle a conduit à la constitution des calottes Laurentide (Amérique du Nord) et de Fennoscandie (Europe) qui ont retenu jusqu'à 80 millions de km3 et culminaient respectivement à 3 800 et 2 500 m d'altitude. Le niveau de la mer était inférieur de 120 m.

La dynamique de ces calottes a vraisemblablement conduit à de gigantesques vêlages dans l'océan qui ont eu un impact climatique très fort et très rapide. Ils ont entraîné une forte hausse de la température puis, tout aussi rapidement, un nouveau regain glaciaire. Ils ont été découverts par les moraines et les stries présentes au fond de l'océan Atlantique. Ils sont dénommés événements de Heinrich, du nom de leur inventeur. Ils font partie des 24 événements de Dansgaard-Oeschger qui, sur une périodicité d'environ 1 000 ans, ont ponctué le climat.

On en retrouve des manifestations atténuées en Antarctique et dans les océans ce qui permet d'établir une corrélation entre ces trois séries.

Cette synthèse vient d'être achevée dans le cadre du programme EPICA avec une forte contribution des scientifiques allemands de l'Alfred Wegener Institut. Elle a fait l'objet d'une publication dans Nature en 2006.

4. L'avenir des forages glaciaires

Se pose désormais la question des grandes orientations de la recherche en matière de forage glaciaire. Quelles sont les informations que les scientifiques souhaitent obtenir pour comprendre le fonctionnement du climat ?

Ce questionnement a été mené à partir de 2004 sous l'impulsion des Américains et des Britanniques dans le cadre du programme international IPICS (International Partnerships in Ice Core Sciences). Quatre axes ont été définis.


· Reconstituer le climat au-delà du million d'années

Le premier axe de recherche est de remonter plus loin encore dans le passé. En effet, les forages océaniques montrent qu'au-delà de 800 000 ans, les grands cycles climatiques n'étaient pas de 100 000 ans mais de 40 000.

Expliquer cette différence est essentielle pour deux raisons au moins :

- est-elle liée à des niveaux différents de concentration en gaz à effet de serre dans le long terme, qui provoqueraient une sensibilité différente du climat aux différences d'insolation ? Quel est le rôle des réservoirs naturels de gaz à effet de serre ? Cela ouvrirait alors un champ d'analyse très important pour comprendre le climat futur.

- Comment une différence faible d'insolation provoque un impact aussi important sur le climat ? Ce point est encore mal connu.

Pour répondre à ces questions, les scientifiques souhaitent obtenir une série suffisante de cycles de 40 000 ans. Ils recherchent un lieu en Antarctique où il serait possible de remonter jusqu'à 1,2 ou 1,5 million d'années. L'idéal serait de pouvoir effectuer deux forages dans des lieux différents pour avoir le maximum de chances de réussir et pour disposer de données très fiables non soumises à des variations locales.

La communauté scientifique poursuit donc actuellement cette recherche de sites dans la partie est de l'Antarctique.

L'un de ces sites sera vraisemblablement le Dôme A, où les Chinois souhaitent s'installer. Ils ont déjà effectué un forage de 110 m lors de la précédente campagne et souhaitent atteindre 500 m au cours de l'année polaire internationale.

La France collabore de longue date avec les principaux laboratoires chinois du secteur. Elle a un intérêt majeur à être présente sur cette opération dont l'ensemble des modalités ne sont pas encore réglées.


· Tenter de comprendre notre futur en étudiant l'Éémien

On estime habituellement que la période la plus proche de la nôtre en termes climatiques était l'Éémien, il y a 125 000 ans, entre les glaciations de Würm et de Riß. La température était plus élevée et le niveau de la mer était supérieur à celui d'aujourd'hui d'environ 6 à 7 m.

Compte tenu des résultats des forages glaciaires menés au Groenland et des estimations sur la masse de la calotte, ainsi que sur le niveau de la mer, tout laisse penser qu'à cette période la calotte du Groenland avait largement fondu.

L'un des enjeux majeurs est de savoir si elle avait totalement fondu ou non et, s'il restait des glaciers, quel était le volume restant. Ce calcul est fondamental pour mesurer l'impact du réchauffement actuel. Quel va être son ampleur ? Quelles vont être ses conséquences sur la circulation océanique, le niveau des mers, le climat général ?

Pour tenter d'y répondre, il faut trouver un nouveau lieu de forage au Groenland permettant d'atteindre des couches de glace non mélangées et non soumises à la fonte, qui soient plus veilles que celles trouvées jusqu'à ce jour et, si possible, plus vieilles que le dernier interglaciaire. Des glaces très anciennes ont déjà été retrouvées mais elles n'étaient pas exploitables pour des reconstitutions climatiques. Plusieurs équipes scientifiques, notamment danoises, sont persuadées que cette glace existe et peut être trouvée et exploitée.

C'est le second grand axe d'effort du programme IPICS qui vise à obtenir une carotte permettant de reconstituer les 140 000 dernières années dans l'hémisphère Nord.

L'identification de sites de forage a déjà beaucoup progressé. L'université de Copenhague en a identifié deux dans le nord-ouest du Groenland, en coopération avec l'université du Kansas. Elles ont utilisé des sondages radar qui permettent d'obtenir un profil de calotte. Ces profils font apparaître différentes couches qui sont parfaitement identifiables par rapport aux carottes de GRIP et NGRIP. Le premier site de NEEM1 a une profondeur de 2 542 m avec un taux d'accumulation de 0,23 cm de glace par an, l'épaisseur exploitable sur l'Éémien serait de l'ordre de 80 m. le second site NEEM2 est plus profond (2 756 m) avec une accumulation plus faible et une épaisseur de l'Éémien de l'ordre de 100 m. Mais sur le second site, il y a des incertitudes sur le substrat rocheux qui pourrait conduire à brouiller le fond de la carotte. C'est donc le premier site qui devrait être privilégié.

Le forage devrait avoir lieu durant l'année polaire internationale.


· Mieux comprendre la variabilité climatique en étudiant des 40 000 dernières années

Les 40 000 dernières années comprennent la transition de la dernière grande période glaciaire vers le climat d'aujourd'hui, au cours duquel se sont produits des changements brutaux marqués par des réchauffements et des refroidissements rapides (événements de Dansgaard-Oeschger).

Cette période se révèle être la mieux documentée sur les réponses climatiques aux changements de grande envergure sous l'effet des variations naturelles. Ces évolutions et les réponses dans le temps et l'espace du système climatique peuvent nous aider à comprendre le climat futur, le climat actuel connaissant un forçage extrêmement rapide sous l'effet de l'action de l'homme.

L'idée est donc de se procurer une série de carottes afin de disposer d'informations qui permettent de dresser un panorama aussi précis que possible de ces changements.

Il s'agira d'utiliser les carottes déjà existantes en Antarctique et au Groenland, aussi bien dans les régions côtières qu'au coeur des inlandsis. Ce programme devrait aussi nécessiter de nouveaux carottages : WAIS, Talos Dôme, James Ross Island, Neumayer hinterland (en Antarctique), côtiers au Groenland, dans les îles arctiques canadiennes (Agassiz, Devon, Penny, Prince of Wales) et en Alaska (Mt. Logan).

Certains forages auront lieu au cours de l'année polaire et d'autres seront effectués par la suite.


· Préciser les connaissances sur les 2 000 dernières années

Les 2 000 dernières années sont le quatrième grand objectif d'IPICS. Les données sont en effet nettement insuffisantes au-delà des 400 dernières années et manquent de fiabilité. Il y a beaucoup d'incertitudes sur le fonctionnement du climat de l'hémisphère Nord, notamment pour déterminer la fréquence et l'amplitude de l'oscillation arctique ou encore pour savoir si le réchauffement connu au Moyen Âge en Europe était un phénomène régional ou plus large. Jusqu'à présent les différentes méthodes scientifiques utilisées10(*) permettent certes d'avoir un certain nombre d'informations mais elles restent imprécises et localisées.

L'objectif est donc de récolter et d'exploiter plus de 200 carottes glaciaires pour avoir une vision de cette période avec la plus grande résolution possible. Ces campagnes auront lieu aussi bien dans les régions polaires que dans les glaciers des moyennes latitudes.

* 10 Dendrochronologie, documents historiques (dates des vendanges, etc.), sédiments lacustres, etc. Cf. Emmanuel Le Roy-Ladurie, Histoire du climat depuis l'an mil, Paris, Flammarion, 1983.