La fonte des glaces fait-elle monter le niveau de la mer? L effet de la fonte des glaces sur la variation du niveau de la mer est parfois source d erreur et de confusion. Certains prétendent qu elle est sans incidence. D autres soutiennent le contraire. Qu en est-il exactement? Les expériences proposées ici ont pour objectif de répondre à la question de savoir si la fonte de la banquise ou des icebergs peut entraîner une élévation du niveau de la mer. En préambule, il convient de définir banquise et icebergs (voir photos en page 5): La banquise est de la glace de mer. Lorsque la température de l eau de mer descend en-dessous de 2 C, des cristaux commencent à se former en surface, puis la couche de glace s épaissit jusqu à atteindre deux à trois mètres. La banquise arctique correspond donc à une immense couche de glace très étendue (plusieurs millions de km²), mais très fine vis-à-vis de la profondeur de l océan arctique, qui est de l ordre de 3000 à 4000 m. Toutes proportions gardées, imaginons par exemple une fine plaque de contreplaqué de 3 mm d épaisseur flottant sur une piscine de 3 à 4 m de profondeur Les icebergs sont des blocs de glace d eau douce en provenance des glaciers continentaux et des calottes glaciaires. La glace continentale, en s écoulant progressivement vers la mer se fissure au contact de celle-ci et libère des blocs de glace qui peuvent partir à la dérive, les icebergs, dont les dimensions peuvent être très importantes (parfois plusieurs centaines de km² et des centaines de mètres d épaisseur). Expériences : Elles consistent à étudier l impact de la fonte de la glace sur le niveau de l eau selon deux approches, l une correspondant à ce qui se passe pour la banquise et l autre, ce qui se passe pour un iceberg. Matériel nécessaire : - un récipient transparent, d une contenance d environ 0,5 L : un bocal de verre, ou éventuellement une bouteille d eau minérale découpée à mi-hauteur - deux pots de yaourt vides - du colorant alimentaire (se trouve en grande surface, prix de l ordre de 1,5 les 3 flacons de couleurs différentes) - un crayon feutre noir - un double décimètre. Pour ces deux expériences, il faut au préalable préparer deux gros glaçons colorés l un en bleu et l autre en rouge. Il suffit d utiliser comme récipients des pots de yaourt que l on remplit d eau et d ajouter quelques gouttes de colorant alimentaire avant de les mettre au congélateur pendant une journée. 1
Expérience n 1 mode opératoire : Au moment de l expérience : - verser 250 ml d eau (au minimum) dans le bocal de verre - sortir le pot de yaourt du congélateur et démouler le glaçon en faisant couler doucement un filet d eau chaude sur les parois extérieures du pot, ou en l immergeant dans l eau chaude quelques instants. - introduire le glaçon dans le bocal, de façon à créer la situation «banquise». Faire remarquer que la glace flotte sur l eau et que le sommet du glaçon dépasse légèrement le niveau supérieur de l eau. - noter sur le flacon et à l aide du crayon feutre le niveau supérieur de l eau. - attendre la fusion complète du glaçon. Cette opération est lente, mais on peut faire une observation tous les ¼ d heure, (à titre d exemple, il faut compter environ 1 heure, pour la fonte d un glaçon de 120 ml immergé dans 350 ml d eau initialement à 17 C) Au début de l expérience : banquise. Au bout de 30 minutes : banquise en cours de fonte. En fin d expérience : banquise fondue. Conclusion : En fin de fusion, onconstate que le niveau de l eau n a pas varié, ce qui conduit à la conclusion : Contrairement à une idée répandue (à tort), la fonte de la banquise ne fait pas monter le niveau de la mer. Expérience n 2 mode opératoire : Au moment de l expérience : - verser 250 ml d eau dans le bocal de verre - repérer le niveau de l eau en effectuant une marque sur le bocal à l aide d un crayon feutre - sortir le pot de yaourt du congélateur et démouler le glaçon - introduire le glaçon dans le bocal, de façon à créer la situation de vêlage d un iceberg. Faire remarquer que le niveau de l eau a monté de façon très nette - noter sur le flacon et à l aide du crayon feutre le nouveau niveau supérieur de l eau. Remarque : On peut attendre la fusion complète du glaçon et montrer qu une fois l iceberg immergé, la fonte de ce dernier n a plus d influence sur le niveau de l eau. 2
Avant «vêlage de l iceberg» Immersion de «l iceberg» «L iceberg» a fondu Conclusion : Le vêlage des icebergs qui se produit à la zone de contact entre les glaciers continentaux et la mer se traduit par un apport de matière (de l eau douce gelée) qui entraîne une élévation du niveau de la mer. Une fois que l iceberg est immergé et dérive au gré des courants, sa fonte (qui peut demander des années) ne modifie pas le niveau de celle-ci. Quelques compléments : Observations : En observant attentivement ce qui se passe au cours de l une des expériences précédentes, on peut constater que des filets d eau de fusion du glaçon (colorés en bleu, donc bien visibles, surtout au début de l expérience) s écoulent vers le bas. L eau froide, plus dense, a tendance à descendre. Il en est de même en Arctique où l eau de surface, en se refroidissant, gagne les profondeurs océaniques, participant ainsi à un grand mouvement général des eaux, à l échelle de la planète, «la circulation océanique mondiale». 3
Fonte des calottes glaciaires : Le réchauffement observé ces dernières années en zone arctique s est traduit par un accroissement sensible de jours à température positive sur le Groenland. L extension géographique de la glace soumise à des températures de l air supérieure à 0 C a eu pour effet de favoriser la fonte de l inlandsis, avec un écoulement important des glaciers vers la mer. Le vêlage des icebergs s est accru et contribue de façon significative à l élévation régulière du niveau des océans (mais ce n est pas le seul facteur). Niveau moyen des océans, de 1993 à 2006, d après les observations satellitaires Source : Anny Cazenave, Lettre n 19 des dossiers du CNRS (*). Dans l absolu, si toute la calotte glaciaire du Groenland fondait (mais nous en sommes très loin encore), cela aurait pour conséquence d élever le niveau des océans de 7 m. (*) http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosclim/biblio/pigb19/03_montee.htm Ressources documentaires : Pour tout ce qui concerne la définition de la banquise, sa formation, sa structure, se reporter à l Encyclopédie polaire du site jeanlouisetienne.fr : http://www.jeanlouisetienne.fr/encyclo_glaces_01.cfm Pour tout ce qui concerne la définition des icebergs, leur formation, leur structure, se reporter à l Encyclopédie polaire du site jeanlouisetienne.fr : http://www.jeanlouisetienne.fr/encyclo_glaces_02.cfm Pour illustrer à l aide de photographies : consulter les diaporamas de l Encyclopédie polaire, riches de photos de banquise, glaciers continentaux et de vêlages d icebergs http://www.jeanlouisetienne.fr/encyclo_glaces_01.cfm http://www.jeanlouisetienne.fr/encyclo_glaces_02.cfm Pour illustrer cette étude à l aide d images satellitaires : - consulter la rubrique ressources/documentation/images satellitaires du site jeanlouisetienne.fr : http://www.jeanlouisetienne.fr/doc_sat.cfm - consulter le site de l ESA, Agence Spatiale Européenne qui offre de belles images d icebergs géants vus de satellite : http://www.esa.int/esaeo/semq5frmd6e_index_1.html#subhead1 4
Ci-contre : Iceberg b -15 A, en Antarctique ( ESA). Ci-dessus : Banquise de la côte est du Groenland vue depuis le satellite européen ENVISAT ( ESA / ENVISAT). 5