E11 Échelles, couplages et dynamique globale

Topique

La cryosphère fonctionne simultanément sur un vaste spectre d'échelles de temps : des processus se déroulant en quelques heures, comme la formation de la banquise ou le déclenchement d'une avalanche, aux processus s'étendant sur des millions d'années, tels que les cycles glaciaires ou le lent ajustement de la croûte terrestre sous le poids de la glace.

À l'extrémité la plus lente de ce spectre, les cycles glaciaires et interglaciaires, induits par la rotation de la Terre, représentent le mode de variabilité le plus ample pour la cryosphère. Au cours des 800 000 dernières années, ces cycles se sont répétés avec une période dominante d'environ 100 000 ans. Durant chaque cycle, le volume de glace global a fluctué entre environ 50 millions de kilomètres cubes lors du maximum glaciaire et environ 25 millions de kilomètres cubes durant chaque période interglaciaire, engendrant des variations de température globale de quatre à huit degrés Celsius et des variations du niveau de la mer pouvant atteindre 120 mètres. La rotation de la Terre agit comme un simple régulateur, rythmant ces cycles. C’est l’amplification produite par les rétroactions du dioxyde de carbone, de l’albédo et de la circulation océanique qui transforme ce modeste rythme orbital en d’énormes oscillations de la glace, de la température et du niveau de la mer.

À l’autre extrémité de ce même spectre, il existe des points de basculement au sein de la cryosphère : des seuils de réchauffement au-delà desquels certains éléments de la cryosphère peuvent s’effondrer de manière irréversible à l’échelle humaine, beaucoup plus rapidement que les cycles glaciaires décrits précédemment. Les points de basculement les plus critiques identifiés à ce jour sont la calotte glaciaire du Groenland, avec un seuil proche de 1,5 à 2 degrés de réchauffement climatique ; la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental, avec un seuil similaire ; et le pergélisol arctique, dont la dégradation accélérée est déjà en cours. Une fois que le réchauffement climatique franchit l’un de ces seuils, la rétroaction interne du système cryosphérique lui-même entraîne le changement d’état, que le forçage externe à l’origine du franchissement soit toujours actif ou non. Le rebond isostatique glaciaire est la réponse de la croûte et du manteau terrestres aux variations de la charge glaciaire qu'ils supportent. Ce phénomène se produit également sur de longues périodes : lorsque la glace se retire d'une région, la croûte terrestre de cette région s'élève lentement car le manteau visqueux sous-jacent se réinsère progressivement dans l'espace laissé vacant par la glace. En Scandinavie et au Canada, ce rebond, après la dernière période glaciaire, atteint encore aujourd'hui une vitesse de cinq à dix millimètres par an. Ce même rebond isostatique glaciaire influence les mesures du niveau de la mer effectuées par les marégraphes, ainsi que la stabilité des calottes glaciaires qui subsistent dans ces régions. En effet, à mesure que le socle rocheux s'élève, la base flottante de ces calottes glaciaires se déplace également. Ce phénomène peut même réactiver des failles géologiques restées dormantes pendant longtemps, bouclant ainsi la boucle entre les échelles de temps de quelques heures et celles de millions d'années qui ont marqué le début de cette description de la cryosphère.

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