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Le climat à découvert

 | 
Catherine Jeandel
, 
Rémy Mosseri

Troisième partie. Observations et indicateurs climatiques

6. Contributions à la hausse actuelle du niveau de la mer

Anny Cazenave, William Llovel, Étienne Berthier et Gerhard Krinner

Texte intégral

1L’augmentation actuelle du niveau moyen de la mer est une importante conséquence du réchauffement climatique. Les enregistrements marégraphiques montrent qu’au cours du XXe siècle la mer s’est élevée en moyenne de 17 cm. Entre 1993 et 2010, les satellites altimétriques ont mesuré une élévation moyenne de 3,4 mm par an en moyenne, soit deux fois plus rapide qu’au cours des dernières décennies. Grâce à leur couverture globale des océans, ces satellites ont aussi montré que le niveau n’augmente pas de manière uniforme : dans certaines régions comme dans le Pacifique Ouest, la mer est montée 3 fois plus vite que la moyenne globale entre 1993 et 2010 (cf. III-4).

2Grâce à de nouvelles mesures issues de divers systèmes d’observation in situ et spatiaux, on a pu déterminer récemment que la hausse actuelle du niveau de la mer résultait principalement de deux facteurs : l’expansion thermique des océans et l’augmentation de leur contenu en eau.

Fig. 1 – En bleu : le niveau moyen global de la mer observé par altimétrie spatiale. La contribution de l’expansion thermique est représentée par la courbe verte (les courbes en couleur superposées depuis 2004 correspondent à différentes bases de données Argo). La courbe noire représente la contribution des apports d’eau à l’océan (fonte des glaces et eaux continentales). Pour la période 1993-2003, seule la tendance est disponible (courbe noire en pointillé). Depuis 2003, cette contribution est estimée par la mission spatiale GRACE* qui mesure directement l’augmentation de la masse de l’océan. La courbe rouge est la somme des effets d’expansion thermique et de masse de l’océan. Les courbes sont décalées verticalement (de façon arbitraire) pour plus de clarté

Expansion thermique de l’océan

3Les données de température de la mer, collectées au cours des cinq dernières décennies par des navires, des bouées océanographiques et plus récemment par les flotteurs profilants du projet international ARGO*, montrent que l’océan s’est réchauffé de façon importante, en particulier depuis les années 1970. Sur la période 1993-2003, l’expansion thermique – un peu ralentie depuis 2003 – explique 50 % de la hausse observée du niveau de la mer (une eau chaude est plus volumineuse qu’une eau froide). En moyenne, sur la période d’observation des satellites altimétriques (1993-2010), elle contribue pour 1/3 de la hausse observée du niveau de la mer : environ 1 mm/an sur les 3,4 mm/an observés (figure 1).

4Ces données montrent aussi que le réchauffement n’est pas géographiquement uniforme. Régionalement, les tendances de l’expansion thermique sont positivement corrélées à celles du niveau de la mer, suggérant que les variations de température de l’océan expliquent en grande partie les structures cartographiées (figure 2), qui dépendent temporellement des grands modes de variabilité interne du système océan-atmosphère (ENSO*, NAO*, PDO*…). Dans certaines zones, la salinité contribue aussi via les variations de densité associées (cf. I-5). On ignore encore dans quelle mesure le forçage anthropique aura un impact sur les structures observées.

5D’autres phénomènes contribuent aussi à la variabilité régionale du niveau de la mer (comme le rebond post-glaciaire* et les effets gravitationnels associés aux redistributions de masse d’eau consécutives à la fonte passée et présente des glaces), mais pour l’instant, ces effets, plus faibles, n’ont pas encore été détectés dans les observations.

Fig. 2 – À gauche, distribution régionale des vitesses de variation du niveau de la mer mesurées par altimétrie spatiale entre janvier 1993 et décembre 2009 ; à droite, variabilité régionale de l’expansion thermique. Pour les deux cartes, la tendance moyenne uniforme a été retirée

Contribution des glaces continentales

6Les bilans de masse de quelques dizaines de glaciers de montagne sont mesurés régulièrement in situ, et depuis peu à l’échelle régionale par télédétection, puis extrapolés pour estimer leur perte globale. La contribution des glaciers à la hausse du niveau de la mer est estimée à environ 25 % sur la décennie 1993-2003, mais est en légère augmentation depuis 2003. On estime qu’en moyenne sur la période 1993-2010, la fonte des glaciers de montagne explique un autre tiers de la hausse du niveau de la mer (cf. III-5).

7Depuis le début des années 1990, le bilan de masse des calottes polaires est estimé à l’aide d’observations spatiales et aéroportées (altimétrie radar et laser, gravimétrie spatiale, interférométrie radar, etc.) L’ensemble de ces observations indique une perte de masse très marquée dans les régions côtières du Groenland et en Antarctique de l’Ouest, qui s’est accélérée ces dernières années (cf. III-5). La perte de glace observée depuis une dizaine d’années résulte de l’écoulement plus rapide des glaciers côtiers qui se déversent sous forme d’icebergs dans l’océan. Ce phénomène est particulièrement actif lorsque le socle rocheux à l’aval du glacier est situé sous le niveau de la mer. Les glaciers de ce type se terminent fréquemment par une plateforme de glace flottante sur la mer qui peut freiner l’écoulement en amont. Sa désintégration, parfois induite par un réchauffement, se traduit souvent par une forte accélération de l’écoulement du glacier. Le réchauffement des eaux océaniques adjacentes, la désintégration des plateformes flottantes, et au Groenland, la lubrification de la base de la calotte par les eaux de fonte estivales semblent piloter les instabilités constatées.

8Bien que les variations observées du bilan de masse des calottes ne soient pas du tout monotones, on estime à environ 25 % la contribution des calottes polaires à la hausse du niveau de la mer entre 1993 et 2010.

Les eaux continentales

9Un autre facteur, jusqu’ici non mesurable et donc inconnu, résulte du transfert d’eau provenant des réservoirs continentaux. Depuis 2002, le satellite GRACE* permet de mesurer les variations spatiotemporelles des stocks d’eau sur les continents en réponse à la variabilité climatique ou aux activités humaines (construction de barrages, irrigation, déforestation, urbanisation). Ces mesures montrent que les eaux continentales contribuent pour moins de 5 % de la hausse du niveau de la mer des dernières années. En revanche, ce phénomène explique l’essentiel de la variabilité interannuelle du niveau moyen global de la mer.

10Sur la période altimétrique (1993-2010), pour laquelle on dispose d’observations variées et fiables, on estime que le réchauffement de l’océan a contribué pour environ 1/3 à la hausse observée du niveau moyen global de la mer et que les effets de masse (glaces et eaux continentales) expliquent en grande partie les 2/3 restants. Néanmoins, les observations de température de l’océan et du bilan de masse des glaces continentales indiquent que les contributions fluctuent au cours du temps, de sorte que selon les époques considérées, ces proportions peuvent varier (figure 1).

Bibliographie

Références bibliographiques

• A. CAZENAVE et E. BERTHIER - « La montée des océans : jusqu’où ? », Pour la Science, n° 388, 2010.

• B. FRANCOU et C. VINCENT - Les glaciers à l’épreuve du climat, Belin, 2007.

• E. BARD et al. - L’homme face au climat, Odile Jacob, 2004.

• E. BARD et al. - L’océan se réchauffe, Le Pommier, 2011.

Table des illustrations

Légende Fig. 1 – En bleu : le niveau moyen global de la mer observé par altimétrie spatiale. La contribution de l’expansion thermique est représentée par la courbe verte (les courbes en couleur superposées depuis 2004 correspondent à différentes bases de données Argo). La courbe noire représente la contribution des apports d’eau à l’océan (fonte des glaces et eaux continentales). Pour la période 1993-2003, seule la tendance est disponible (courbe noire en pointillé). Depuis 2003, cette contribution est estimée par la mission spatiale GRACE* qui mesure directement l’augmentation de la masse de l’océan. La courbe rouge est la somme des effets d’expansion thermique et de masse de l’océan. Les courbes sont décalées verticalement (de façon arbitraire) pour plus de clarté
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Légende Fig. 2 – À gauche, distribution régionale des vitesses de variation du niveau de la mer mesurées par altimétrie spatiale entre janvier 1993 et décembre 2009 ; à droite, variabilité régionale de l’expansion thermique. Pour les deux cartes, la tendance moyenne uniforme a été retirée
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Auteurs

Océanographe, Post-doctorant au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, Pasadena, Californie.
william.llovel@jpl.nasa.gov

Climatologue, Directeur de Recherche au CNRS, Directeur adjoint du LGGE, Grenoble.
krinner@ujf-grenoble.fr

© CNRS Éditions, 2011

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