E11 Interaction atmosphère - cryosphère

Topique

La cryosphère – glace de mer, glaciers, neige et pergélisol – interagit avec l'atmosphère par des rétroactions radiatives et dynamiques qui jouent un rôle crucial dans le système climatique actuel et futur. La plus directe est la rétroaction glace-albédo : la glace peut réfléchir entre la moitié et plus de huit dixièmes du rayonnement solaire qu'elle reçoit, bien plus que l'océan (qui n'en réfléchit que six à dix pour cent) ou que la végétation (qui en réfléchit dix à vingt-cinq pour cent). Lorsque la glace de mer disparaît, la surface exposée – l'océan à la place de la glace – absorbe beaucoup plus de rayonnement solaire qu'auparavant. Cette absorption accrue réchauffe davantage cette surface, et ce réchauffement supplémentaire entraîne la fonte d'encore plus de glace de mer, bouclant ainsi une boucle de rétroaction positive qui amplifie le changement climatique dans les régions polaires.

Cette rétroaction glace-albédo est l'un des mécanismes à l'origine de l'amplification polaire arctique, phénomène par lequel l'Arctique se réchauffe deux à quatre fois plus vite que la moyenne mondiale. Outre la rétroaction glace-albédo, trois autres mécanismes contribuent à cette amplification polaire arctique : la perte de chaleur latente due à la fonte de la banquise, qui, en conditions normales, est piégée sous une couche d’inversion thermique près de la surface et qui s’affaiblit lorsque la formation de nouvelle glace diminue ; l’augmentation de la vapeur d’eau atmosphérique qui, comme tout autre gaz à effet de serre, piège davantage de rayonnement de grandes longueurs d’onde près de la surface ; et la redistribution de la chaleur océanique, qui transporte la chaleur des basses latitudes vers l’Arctique.

Ce réchauffement supplémentaire subi par l’Arctique réduit le gradient de température méridien entre l’Arctique et les latitudes moyennes. Cette réduction du gradient a des conséquences dynamiques sur le reste de l’atmosphère : elle affaiblit les courants-jets que ce même gradient de température contribue à maintenir et peut accroître l’amplitude des ondes de Rossby qui se propagent le long de ces courants affaiblis. Les ondes de Rossby de plus grande amplitude se déplacent également plus lentement, et c’est cette lenteur qui explique la persistance prolongée des phénomènes météorologiques extrêmes qui leur sont associés dans une même région. La couverture neigeuse continentale produit des effets très similaires à ceux de la banquise, bien que sur terre et non dans l'océan. Elle modifie l'albédo de surface de la même manière que la banquise, engendrant ainsi sa propre rétroaction neige-albédo ; elle accroît la stabilité de la couche limite atmosphérique sus-jacente, inhibant la convection comme le ferait toute surface froide et stable ; et elle influence le cycle hydrologique régional car elle stocke l'eau sous forme solide durant l'hiver et la libère progressivement lors de la fonte des neiges au printemps, au lieu de la laisser s'écouler immédiatement comme le ferait la pluie.

Ainsi, la cryosphère – qu'il s'agisse de banquise qui fond et amplifie sa propre fonte, de neige continentale qui module l'albédo et retient l'eau, ou de pergélisol et de glaciers faisant partie du même système – finit par façonner à la fois le bilan radiatif et la dynamique de l'ensemble de l'atmosphère sus-jacente. C'est précisément cette double influence, radiative et dynamique, qui fait de l'interaction entre la cryosphère et l'atmosphère l'une des composantes les plus sensibles du système climatique.

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