Au Groenland, les glaciers menacés d’une fonte accélérée sont deux à quatre fois plus nombreux qu’on ne le pensait jusqu’à présent. C’est ce que viennent d’établir des chercheurs grâce à de nouvelles cartes haute résolution. 

Dans quelle mesure les océans sont-ils responsables de la perte de masse du Groenland ? Jusqu’à présent, il était difficile de répondre à cette question avec précision, tant le relief du Groenland recelait de mystères. Mais des chercheurs de l’Université d’Irvine, de la NASA et de 30 autres institutions ont publié les cartes en relief les plus complètes jamais réalisées du socle rocheux et des fonds marins côtiers du Groenland.

Parmi les nombreuses sources de données incorporées dans les nouvelles cartes figurent les données décisives de la campagne de la NASA baptisée Oceans Melting Greenland. Les résultats sont présentés dans la revue Geophysical Research Letters.

L’auteur principal Mathieu Morlighem de l’UCI avait déjà amélioré dans une étude antérieure les données relatives à la forme et à la profondeur des fonds marins dans quelques fjords. « Dans ce précédent papier publié dans la revue Oceanography, il n’était pas question de cartographier entièrement le Groenland », dit Mathieu Morlighem. « Il s’agissait plutôt de montrer que les données de bathymétrie collectées près du front des glaciers permettaient d’améliorer nos estimations de l’élévation du socle rocheux sous les glaciers, en amont« .

La nouvelle étude publiée dans Geophysical Research Letters  applique cette méthode tout autour du Groenland afin de fournir une carte haute résolution à tous les modélisateurs, dont Morlighem fait partie. Soutenu par la NASA, ce Français est l’un des fondateurs et des principaux développeurs du JPL/UCI Ice Sheet System Model, un modèle de glace de nouvelle génération, haute résolution et basé sur une physique plus fine de l’écoulement des glaciers.

Les modèles numériques permettent de faire des projections du bilan de masse du Groenland au cours des prochains siècles, mais ces modèles reposaient jusqu’à présent sur des données trop peu précises près des terminaisons glaciaires.

Après avoir développé une approche de conservation de masse à partir des observations de la vitesse et de l’épaisseur de la glace, Morlighem et ses collègues ont pu cette fois combiner les données de bathymétrie pour obtenir une précision et une fiabilité sans précédent.

(a) Topographie BedMachine v3, code de couleur entre -1500 m et +1500 m par rapport au niveau moyen de la mer, avec les zones sous le niveau de la mer en bleu et (b) les régions sous le niveau de la mer (rose clair) qui sont connectées à l’océan et maintiennent une profondeur inférieure à 200 m (rose foncé) qui sont plus profondes que 300 m sous le niveau de la mer (rouge foncé). La fine ligne blanche indique l’étendue de la calotte glaciaire actuelle. Source : Morlighem et al. (2017)  / Geophysical Research Letters.

La campagne Oceans Melting Greenland a constitué une avancée déterminante. Grâce à un sonar, elle permet d’examiner les fjords en détail, le plus près possible des fronts glaciaires. Cette topographie précise du lit dans le voisinage des fronts de vêlage est critique pour les modèles numériques car elle a une influence prédominante sur leur stabilité.

Les données d’Oceans Melting Greenland ne sont qu’une partie des nombreuses sources utilisées par l’équipe de Morlighem pour cartographier l’inlandsis. Ont aussi été utilisés les relevés aéroportés de l’opération IceBridge de la NASA. IceBridge mesure l’épaisseur de la calotte glaciaire directement le long de la trajectoire d’un avion. Cela crée un ensemble de bandes de données longues et étroites mais cela n’était pas encore suffisant pour dresser une carte complète de la calotte glaciaire.

Il faut dire qu’aucune étude, pas même Oceans Melting Greenland, ne couvre tous les glaciers du long littoral du Groenland. Pour déduire la topographie dans les zones peu étudiées, les chercheurs combinent les points de données existants en utilisant des principes physiques tels que la conservation de la masse.

Par rapport aux essais précédents, cette nouvelle carte révèle que deux à quatre fois plus de glaciers du bord de mer s’étendent à plus 200 mètres sous le niveau de la mer. Or il s’avère que les 200 premiers mètres d’eau autour du Groenland viennent de l’Arctique et sont relativement froids. L’eau du dessous vient du sud et elle est 3 à 4 degrés plus chaude. Les glaciers profonds sont exposés à cette eau plus chaude, qui les fait fondre plus rapidement.

Le diagramme ci-dessus représente un glacier typique au Groenland. Sous la couche froide et fraîche près de la surface, une couche d’eau chaude et salée pénètre dans les fjords pour faire fondre le bord du glacier. OMG mesure le volume et l’étendue de cette couche chaude chaque année et la relie à l’amincissement et au retrait des glaciers. Source : JPL/NASA.

« Nous savons que beaucoup de glaciers tout autour du Groenland reculent, s’amincissent et accélèrent à cause de leurs interactions avec l’océan« , dit Mathieu Morlighem. « Les courants chauds qui viennent du sud (appelés “Atlantic Water”)  sont très salés, ils sont donc situés à  200-300 m de la surface de l’eau. Ces courants chauds ne sont pas toujours en contact avec les glaciers mais depuis une dizaine d’années, on a pu mesurer des intrusions de ces eaux chaudes dans les fjords autour de la cote du Groenland. Ce sont ces eaux chaudes qui sont les principales responsables de la perte de masse actuelles. »

On peut voir ci-dessous les profils de plusieurs glaciers. Les traits en noir représentent la topographie de surface et de la base des glaciers, prolongés par les traits en bleu issus des nouvelles données de bathymétrie. On voit bien que la profondeur dépasse souvent le seuil critique des 200 mètres, contrairement aux précédentes estimations (en pointillés) .

Topographie de la surface et du lit le long de six profils pour l’étude de Morlighem (noir) et de deux études précédentes B2013 (rouge pointillé, Bamber et al., 2013) et RTopo-2 (jaune pointillé, Schaffer et al. 2016). Les données de bathymétrie (MBES) sont indiquées en bleu. Les lignes verticales montrent la position du front de glace entre 1995 et aujourd’hui. Source : Morlighem et al. (2017) / Geophysical Research Letters.

Certains chercheurs évoquaient le fait que les glaciers du Groenland n’avaient pas a reculer bien loin pour se retrouver sur un socle rocheux plus haut (au dessous du niveau des courants chauds “Atlantic Water”, ou même au dessus du niveau de la mer). Cette idée était due au fait qu’on n’avait pas une bonne idée de la géométrie du socle rocheux près du front. Avec les cartes précédentes, la plupart des glaciers autour de la calotte n’avaient qu’à reculer que de quelques kilomètres. « Ce que nous avons montré ici c’est que les fjords sont longs de dizaines voire de centaines de kilomètres, et restent très profonds. Le Groenland va donc rester en contact avec ces eaux chaudes pendants les prochaines centaines d’années« , annonce Mathieu Morlighem. 

Avec cette nouvelle carte complète et ces nouvelles données de bathymétrie, on peut enfin répondre a cette question plus précisément parce que jusqu’a maintenant on n’avait aucune donnée de bathymétrie dans une majorités de ces fjords. Les cartes étaient donc fausses, et les fjords trop peu profonds (parfois une dizaine de mètre au lieu de plusieurs centaines de mètres).

L’équipe de Morlighem a utilisé les cartes pour affiner l’estimation du volume total de glace du Groenland et son potentiel pour ajouter à l’élévation globale du niveau de la mer si la glace fondait complètement, ce qui ne devrait pas se produire dans les cent prochaines années. La nouvelle estimation pour une fonte totale est de 7,42 mètres. « C’est 7 centimètres de plus que l’estimation « la plus officielle”, celle du GIEC établie par Stocker« , indique Mathieu Morlighem. « Cela parait relativement modeste, mais en fait ce n’est pas si surprenant. La majeure partie de la glace se trouve a l’intérieur de la calotte polaire. Les vallées et fjords sous la glace que nous avons pu cartographier dans cette étude sont situés près de la côte, là où la glace est plus mince, et ils sont aussi très étroits. Au final, on a plus de glace que dans les estimations précédentes, mais l’intérieur du Groenland n’a pas beaucoup changé, donc notre estimation est relativement proche des chiffres qui existaient déjà ». 

Mais Stocker n’avait pas fait d’estimation des glaciers à risque. Cette étude est donc une première. « On peut maintenant voir quels glaciers sont potentiellement en contact avec les courants chauds. Il reste encore beaucoup a faire bien sur, il y a plusieurs dizaines de fjords où nous n’avons toujours rien », précise  Mathieu Morlighem.

Le 23 octobre, la campagne quinquennale Oceans Melting Greenland a complété sa deuxième série de relevés aériens annuels pour mesurer pour la première fois la quantité d’eau chaude qui contribue à la perte de la calotte glaciaire du Groenland. En plus de l’étude ponctuelle de bathymétrie, Oceans Melting Greenland collecte des mesures annuelles de la hauteur changeante de la calotte glaciaire et de la température et de la salinité de l’océan dans plus de 200 emplacements de fjords. Les nouvelles cartes pourront bientôt être complétées par les données des relevés aéroportés.

Source :

Morlighem, M., Williams, C. N., Rignot, E., An, L., Arndt, J. E., Bamber, J. L., … Zinglersen, K. B. (2017). BedMachine v3: Complete bed topography and ocean bathymetry mapping of Greenland from multi‐beam echo sounding combined with mass conservation. Geophysical Research Letters, 44.