E9 Interactions cryosphère-armosphère

Topique

La cryosphère interagit avec l'atmosphère sus-jacente principalement par trois mécanismes : l'albédo de ses surfaces glacées, les flux turbulents de chaleur sensible et latente qu'elle échange avec l'air, et l'émission de gaz à l'état de traces qu'elle libère dans cet air.

La rétroaction entre la glace et l'albédo est le plus puissant de ces trois mécanismes : une surface de glace ou de neige réfléchit entre 50 et 90 % du rayonnement solaire qu'elle reçoit, tandis que la terre ou l'océan exposé lorsque cette surface de glace disparaît n'en réfléchit qu'entre 10 et 30 %. Lorsque la cryosphère perd une partie de sa couverture de glace, une surface à faible réflectivité apparaît, absorbant beaucoup plus de rayonnement solaire que la glace. Cette absorption accrue de rayonnement solaire réchauffe davantage l'air, la terre ou l'océan exposés, et ce réchauffement supplémentaire entraîne la fonte d'une plus grande quantité de glace, amplifiant ainsi le réchauffement initial dans un cycle auto-entretenu. Cette même boucle de rétroaction entre la glace et l'albédo est responsable de l'amplification arctique observée aujourd'hui dans les régions polaires.

Un vent catabatique est un vent froid et dense qui descend par gravité des plateaux polaires vers les côtes. Ce vent catabatique est dû à l'inversion de température intense qui se crée directement au-dessus de la surface froide et glacée de ces plateaux : l'air en contact direct avec la glace se refroidit, devient plus dense que l'air situé au-dessus, et cet air plus dense descend la pente sous l'effet de son propre poids. En Antarctique, un vent catabatique peut atteindre des vitesses de cinquante à cent mètres par seconde. À ces vitesses, il modifie le bilan thermique de la région, accélère l'érosion de la neige sur laquelle il passe et perturbe la formation de la banquise le long des côtes.

La neige agit également comme un isolant thermique très efficace entre le sol et l'atmosphère : une couche de neige d'à peine un demi-mètre d'épaisseur réduit d'un facteur dix à cent les pertes de chaleur du sol vers l'atmosphère par rapport à un sol nu. Cet effet isolant de la neige protège le pergélisol du froid extrême de l'hiver et est crucial pour les écosystèmes et l'agriculture des latitudes froides qui dépendent de ce même pergélisol ou des sols enneigés.

Les modifications induites par le réchauffement climatique au niveau du manteau neigeux altèrent profondément cet effet isolant et, par conséquent, tout le cycle hydrologique saisonnier qui repose sur l'accumulation et la fonte de la neige – ce cycle d'interactions entre la cryosphère et l'atmosphère qui a ouvert cette description.

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