Calottes polaires

Image Modis du mois d'août 2004 du sud du Groenland. (Crédits Nasa).

L'altimétrie est une technique puissante pour mesurer à la fois la dynamique et le bilan de masse des calottes polaires. Les glaces continentales ont un impact sur le niveau des mers : si les calottes polaires du Groenland et de l'Antarctique se mettaient toutes deux à fondre, le niveau des mers s'élèverait d'environ 80 m.

La topographie est un des paramètres significatifs des processus œuvrant sur les calottes polaires. La topographie est en effet, le reflet des principaux processus physiques (climatique et dynamique) qui agissent sur la calotte polaire à la fois à petite et grande échelle; elle contient une information importante concernant les anomalies locales et la tendance d'un comportement général. Aujourd'hui, la topographie est aussi le point de départ pour l'étude des évolutions futures. La topographie à grande échelle contrôle les directions d'écoulement et sa cartographie permet d'en déduire les vitesses d'équilibre. De plus, les déformations et les vitesses d'écoulement dépendent du stress subit à la base de la glace et donc, de la pente de surface. Une information précise de la topographie est donc essentielle à la prévision de l'évolution future et à la compréhension de la dynamique de la glace, soit en permettant une connaissance empirique des lois d'écoulement, soit en pointant sur un processus physique inconnu.

De plus, les altimètres permettent d'accéder à d'autres paramètres tels que le coefficient de rétrodiffusion ou au profil de la forme d'onde. De l'échelle globale à l'échelle kilométrique, ces paramètres nous renseignent sur la rugosité de surface ou les caractéristiques du manteau neigeux. Depuis le lancement du satellite ERS-1 en 1991, avec une orbite atteignant 82° Nord et Sud, notre vision des calottes polaires a radicalement évoluée. Les successeurs d'ERS-1 avec les satellites ERS-2 puis Envisat, ont permis d'établir de longues séries temporelles et de détecter les changements de formes et de volumes dans les calottes polaires du Groenland et de l'Antarctique, en relation avec le réchauffement climatique. D'avril 1994 à mars 1995, ERS-1 fût placé sur une orbite géodésique (deux cycles successifs d'une répétitivité de 168 jours) permettant une cartographie des calottes polaires avec une résolution de 2 km. Cette topographie précise a mis en évidence des lacs sous-glaciaires, des réseaux hydrologiques sous-glaciaires, des anomalies de sortie dans le bilan de masse, ...

Quinze années de données des satellites ERS-1, ERS-2 et Envisat ont aussi permis de mesurer le bilan de masse des calottes. Les résultats montrent que la calotte polaire du Groenland s'amincit aux basses latitudes et s'épaissit en son centre. Une augmentation simultanée du taux d'accumulation aux hautes latitudes et une fonte aux basses latitudes sont fortement corrélées à un comportement théorique de la neige soumise à des modifications climatiques. En moyenne toutefois, la calotte polaire du Groenland semble s'épaissir légèrement à un taux qui correspond à une diminution du niveau de la mer de 0.03 mm/an. Au contraire, l'Antarctique semble stable, bien que des diminutions ou des épaississements locaux soient observés : un large secteur à l'ouest semble diminuer d'épaisseur alors que plusieurs endroits à l'est semblent s'épaissir.

Plus d'information :

  • Zwally, H.J. and A.C. Brenner, Ice sheet dynamics and mass balance, Satellite altimetry and Earth sciences, L.L. Fu and A. Cazenave Ed., Academic Press, 2001.