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Qu’est-ce qu’un plateau de glace ? | Mécanismes d’effondrement de la plateforme de glace | Contrefort de la plateforme de glace | Références | Commentaires

Qu’est-ce qu’une plateforme de glace ?

La plateforme de glace de Larsen en 2004

Les plateformes de glace sont des langues de glace flottantes qui s’étendent à partir de glaciers échoués sur la terre ferme. La neige tombe sur les glaciers, qui s’écoulent en aval sous l’effet de la gravité. Les plates-formes de glace sont communes autour de l’Antarctique, et les plus grandes sont les plates-formes de glace de Ronne-Filchner, Ross et McMurdo.

Les plates-formes de glace entourent 75% du littoral de l’Antarctique, et couvrent une superficie de plus de 1,561 million de kilomètres carrés (une taille similaire à celle de l’inlandsis du Groenland). Les plates-formes de glace gagnent en masse grâce à la glace qui s’écoule vers elles depuis les glaciers situés à l’intérieur des terres, à l’accumulation de neige et à la congélation de la glace marine (eau de mer) sur leurs faces inférieures. Elles perdent de la masse par le vêlage d’icebergs et la fonte basale vers leurs marges extérieures, ainsi que par la sublimation et la dérive du vent sur leurs surfaces. Les plateformes de glace sont importantes, car elles jouent un rôle dans la stabilité de la calotte glaciaire de l’Antarctique et dans le bilan de masse de la calotte glaciaire, et sont importantes pour la stratification des océans et la formation des eaux de fond, ce qui contribue à alimenter la circulation thermohaline mondiale. La fonte sous les plateaux de glace est l’un des principaux moyens par lesquels la calotte glaciaire de l’Antarctique perd de la masse.

Dans l’image satellite du plateau de glace Prince Gustav ci-dessous, vous pouvez voir que les plateaux de glace ont un aspect très plat. En fait, vous pouvez normalement dire où la glace commence à flotter par une rupture nette de la pente au niveau de la ligne d’échouage. Les plates-formes de glace sont donc composées de glace provenant des chutes de neige sur la terre ferme, mais elles accrètent également la glace marine provenant du dessous. Les plates-formes de glace se distinguent donc de la glace de mer, qui se forme uniquement à partir de la congélation de l’eau de mer. Vous pouvez voir ci-dessous un exemple provenant du nord de la péninsule Antarctique. La plate-forme de glace Prince Gustav était située entre la péninsule Trinity et l’île James Ross. Elle s’est effondrée en 1995. Vous pouvez voir des structures glaciologiques sur la plateforme de glace, indiquant qu’elle s’écoule de ses glaciers tributaires. Vous pouvez également voir d’abondants bassins de fonte sur la plate-forme de glace.

Cartographie schématique d’un glacier s’écoulant dans une plate-forme de glace, montrant la ligne d’échouage et le vêlage à la falaise de glace au bord de la plate-forme de glace. Structures glaciologiques dans la plate-forme de glace du Prince Gustav. Image Landsat 4 TM de 1988. Lacs d’eau de fonte supraglaciaires sur la plateforme glaciaire de McMurdo. Crédit : Neil Glasser. Les lacs d’eau de fonte sur la plate-forme de glace de McMurdo

Les plates-formes de glace autour de l’Antarctique ont une taille allant jusqu’à 50 000 km2, et peuvent avoir jusqu’à 2000 m d’épaisseur. Leur terminaison avant atteint souvent jusqu’à 100 m de hauteur. Les plates-formes de glace vêlent par intermittence de grands icebergs, ce qui constitue une partie normale de leur ablation. Autour de l’Antarctique, les plates-formes de glace se forment là où les températures annuelles moyennes sont inférieures à -9°C, avec une rupture séquentielle des plates-formes de glace lorsque les températures augmentent. La géométrie du littoral est souvent importante pour déterminer où les plateformes de glace se développeront. La plate-forme de glace Larsen, par exemple, est formée dans une baie.

L’effondrement des plates-formes de glace

Plusieurs des plates-formes de glace autour de l’Antarctique se sont récemment effondrées de façon spectaculaire, plutôt que de reculer de façon lente et régulière. Larsen A s’est effondré en 1995, et la plate-forme de glace Larsen B s’est effondrée en 2002. Elle est passée de 12 000 km2 en 1963 à 2 400 km2 en 2010. En février 2002, 3250 km2 ont été perdus par le vêlage et la fragmentation des icebergs. Dans la figure ci-dessous, vous pouvez voir l’apparence bleue et tachetée de la plate-forme de glace dans l’image de 2002, causée par l’exposition de la glace de glacier bleue plus profonde.

Des images Landsat montrant l’effondrement de la plate-forme de glace Larsen. Notez l’aspect marbré bleu en 2002, résultant de l’exposition de la glace bleue profonde.

Plusieurs plateaux de glace se sont maintenant effondrés autour de la péninsule Antarctique (tableau 1). Leur effondrement a permis de carotter les sédiments sous-plateau afin d’étudier si ces effondrements font partie du comportement normal des plateformes de glace. Il semble que les plateformes de glace les plus septentrionales, telles que la plateforme de glace du Prince Gustav, se soient effectivement effondrées par le passé, ce qui a permis à des organismes marins ouverts de vivre dans le canal du Prince Gustav pendant une courte période, il y a 5 000 ans. En revanche, la plate-forme de glace Larsen B, située plus au sud, semble être restée fixe tout au long de l’Holocène. Cela suggère que certains seuils ont été franchis, les changements environnementaux dans l’ensemble de la péninsule Antarctique dépassant maintenant tous ceux qui se sont produits auparavant.

Dans la vidéo ci-dessous, vous pouvez voir une animation de l’effondrement de la plate-forme de glace Larsen à partir de l’imagerie Modis :

Tableau 1. Dates d’effondrement de la plate-forme glaciaire

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Mécanismes d’effondrement des plateformes de glace

Il y a plusieurs raisons pour lesquelles les plateformes de glace se désintègrent rapidement plutôt que de se rétrécir lentement et régulièrement. Les plateformes de glace s’effondrent en réponse à des changements environnementaux à long terme, qui provoquent un amincissement et un rétrécissement continus. Lorsque certains seuils sont franchis, la désintégration catastrophique des plateformes de glace par le vêlage des icebergs est déclenchée. Avant de s’effondrer, les plateformes de glace subissent d’abord une période d’amincissement et de fonte basale à long terme, ce qui les rend vulnérables. L’accumulation d’eau de fonte à la surface et la flexion des marées et des plaques contribuent ensuite toutes à des événements de vêlage rapides et à la désintégration de la plate-forme de glace.

Amincissement à long terme et fonte basale

Changements d’épaisseur de la plate-forme de glace de l’Antarctique. Notez l’amincissement rapide de la plate-forme glaciaire du glacier de Pine Island en Antarctique occidental. D’après Pritchard et al. 2012, Nature. Reproduit avec l’autorisation de Macmillan Publishers Ltd : Nature
(Pritchard et al. 2012), copyright (2012).

L’amincissement à long terme provenant de la surface et de la fonte basale préconise l’effondrement de la plate-forme de glace. Les bilans massiques négatifs sur les glaciers tributaires peuvent conduire à l’amincissement des glaciers et des plates-formes de glace. Les taux d’amincissement les plus élevés sont observés là où des courants océaniques relativement chauds peuvent accéder à la base des plateformes de glace par des fosses profondes. La structure des plates-formes de glace semble être importante, les sutures entre les glaciers tributaires donnant lieu à des zones plus faibles de glace plus mince, qui sont sensibles au rifting.

Une analyse récente des plates-formes de glace à travers l’Antarctique a montré que les taux de fonte basale sont d’environ 1325 ± 235 gigatonnes par an, avec un flux de vêlage supplémentaire de 1089 ± 139 gigatonnes par an. La fonte des plates-formes glaciaires est donc l’un des plus importants processus d’ablation en Antarctique. Cependant, cette fonte basale massive n’est pas répartie uniformément sur toutes les plates-formes de glace ; les plates-formes de glace massives de Ronne, Filchner et Ross couvrent deux tiers de la superficie totale des plates-formes de glace mais ne représentent que 15 % de la fonte nette. Au contraire, les taux de fonte les plus élevés se produisent autour de la péninsule antarctique et de l’Antarctique occidental, de l’extrémité nord de la plateforme glaciaire George VI à l’extrémité ouest de la plateforme glaciaire Getz. Ces plateformes de glace s’amincissent également rapidement. Sur les plates-formes de glace à déplacement lent (par exemple, George VI, Abbot, Wilkins), presque toute la glace terrestre d’origine a fondu dans un rayon de quelques kilomètres de la ligne d’échouage. Ainsi, la moitié de l’eau de fonte produite provient de seulement dix petites plates-formes de glace à cavité chaude autour de la bordure Pacifique SE de l’Antarctique, et ces dix plates-formes de glace n’occupent que 8 % de la superficie totale des plates-formes de glace. Toute cette eau froide libérée dans l’océan a un impact significatif sur la formation de la glace de mer, ce qui entraîne des taux plus élevés de concentration de la glace de mer autour de l’Antarctique.

La fonte des plateformes de glace autour du glacier de Pine Island en Antarctique occidental est préoccupante, car la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental est ancrée sous le niveau de la mer. Un effondrement de cette plate-forme de glace pourrait entraîner une instabilité de la nappe de glace marine et une élévation rapide du niveau de la mer à l’échelle mondiale.

Mosaïque d’images Landsat de l’Antarctique (LIMA) montrant l’emplacement des principales plates-formes de glace.

Fonte de la surface et formation de mares

L’augmentation des températures atmosphériques entraîne une fonte de la surface et la formation de mares à la surface de la glace. Les effondrements catastrophiques de la plate-forme de glace ont tendance à se produire après une saison estivale relativement chaude, avec une fonte de surface accrue. Sur la base de la saisonnalité de la rupture des plateformes de glace, et de la distribution géographique de l’effondrement des plateformes de glace près de l’isotherme de -9°C qui progresse vers le sud, il semble que la formation de flaques à la surface soit nécessaire pour l’effondrement des plateformes de glace. Cette eau de fonte fond vers le bas dans la plate-forme de glace, provoquant des fractures et conduisant au vêlage rapide des icebergs. L’augmentation de l’eau de fonte en surface entraîne également une saturation de la neige, remplissant les crevasses d’eau et augmentant les pressions hydrostatiques. L’infiltration de saumure peut également provoquer une surprofondeur des fissures.

Flexion des plaques et flexion des marées

Cependant, l’accumulation d’eau de fonte n’explique pas à elle seule la fragmentation rapide de la plate-forme de glace. Nous devons invoquer un troisième processus. La flexion au niveau de la marge frontale de la plate-forme de glace en raison de la flexion des marées peut entraîner la formation de petites fissures parallèles au front de la glace. Lorsqu’elle est soumise aux conditions ci-dessus (amincissement avec abondance d’eau de surface), un seuil peut être franchi, provoquant une désintégration rapide de la plate-forme de glace.

Lorsque les icebergs se forment par les mécanismes ci-dessus, des icebergs longs et fins se forment au niveau du front de glace. Ces icebergs vont chavirer car ils sont plus minces que profonds. Le chavirement des icebergs libère de l’énergie potentielle gravitationnelle et augmente la contrainte de traction sur la plate-forme de glace. Cela peut conduire à une cascade de fragmentation, de chavirement et de rupture de l’iceberg.

Contrefort de la plate-forme de glace

Interactions glacier-plateau de glace : Dans un système stable de plate-forme glaciaire-glace, le mouvement de descente du glacier est compensé par la force de flottaison de l’eau sur le front de la plate-forme. Les températures plus élevées déstabilisent ce système en lubrifiant la base du glacier et en créant des bassins de fonte qui finissent par creuser le plateau. Une fois que la plate-forme de glace recule jusqu’à la ligne d’ancrage, la force de flottaison qui compensait le flux du glacier devient négligeable, et le glacier prend de la vitesse sur son chemin vers la mer. Image originale de Ted Scambos et Michon Scott, National Snow and Ice Data Center.

L’effondrement des plates-formes de glace ne contribue pas directement à l’élévation du niveau de la mer à l’échelle mondiale. En effet, elles flottent, et leur fonte n’entraîne donc pas d’élévation du niveau de la mer. Pour vérifier cela, mettez quelques glaçons dans un verre et vérifiez le niveau de l’eau. L’eau monte-t-elle lorsque les « icebergs » fondent ?

Cependant, les plates-formes de glace jouent un rôle très important en « arc-boutant » leurs glaciers tributaires. Les glaciers qui se jettent dans les plates-formes de glace sont retenus par la plate-forme de glace qui les précède. Même les petites plateformes de glace jouent un rôle important dans la régulation du débit des flux de glace qui s’y jettent. Ce phénomène a été observé dans plusieurs cas, notamment après l’effondrement de la plateforme de glace Larsen et de la plateforme de glace Prince Gustav. Sur l’image Landsat de la plateforme glaciaire Prince Gustav ci-dessus, vous pouvez voir le recul rapide du glacier de 1988 à 2009.

Les glaciers s’amincissant, s’accélérant et reculant en réponse à l’effondrement de la plateforme glaciaire, davantage de glace est directement transportée dans les océans, contribuant ainsi directement à l’élévation du niveau de la mer. L’élévation du niveau de la mer due à l’effondrement des plates-formes glaciaires est encore limitée, mais les grandes plates-formes glaciaires entourant certains des principaux glaciers de l’Antarctique pourraient être menacées, et leur effondrement entraînerait une contribution significative à l’élévation du niveau de la mer. Voir Instabilité des calottes glaciaires marines pour plus d’informations.

Lecture complémentaire

• Instabilité des inlandsis marins
• Plateau de glace George VI
• Plateaux de glace : le méchant caché
• Élévation du niveau de la mer
• Récession des glaciers en Patagonie
• Récession des glaciers sur la péninsule Antarctique
• Glaciers et changement climatique. changement climatique
• La contribution de l’Antarctique à l’élévation globale du niveau de la mer
• La faille croissante sur la plateforme glaciaire Larsen C

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