Les glaciers, des indicateurs du réchauffement de la planète

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Quelques dixièmes de degrés de plus en quelques années sont imperceptibles sur la peau. En revanche, le recul des glaciers est flagrant. En fondant, les glaciers rendent perceptible le changement climatique dont ils subissent l’impact direct. Élévation du niveau de la mer et crues de rivière, les conséquences sont d’ampleur. Dans certains territoires arides comme le Pérou et le Pakistan, ces géants de glace jouent le rôle de château d’eau naturel. Stockant l’eau durant l’hiver, ils la libèrent à la saison sèche, lorsque l’homme et l’environnement en ont le plus besoin.

Estimer et suivre les variations de masse des glaciers est devenu indispensable pour fournir des indicateurs du réchauffement mais aussi pour projeter des scenarii à différents termes et différentes échelles.

Retrait du glacier d’Ossoue près du sommet du Vignemale, dans les Pyrénées françaises. Ici comme ailleurs dans le monde, les glaciers reculent et perdent de la masse depuis la fin du 19e siècle.

Les glaciers du monde

En plus des calottes polaires, les glaciers sont présents sur quasiment tous les continents de la planète. Aucun n’échappe à la fonte due au changement climatique, plus ou moins rapide selon les cas.

L’observation spatiale pour prendre le pouls des glaciers

Ce que l’on suit sur un glacier, c’est sa topographie, une carte des mesures du relief : si les altitudes baissent, le glacier perd de la masse. Mais entre météo et conditions d’accès, réaliser des mesures de terrain est difficile, voire impossible pour les plus grands glaciers.

Quand les images Spot 5 ont révélé aux scientifiques les glaciers dans leur globalité, leur révolution s’appelle Pléiades, lancé en 2011. Aussi rapide qu’agile, ce satellite prend des couples d’images stéréoscopiques qui permettent de reconstruire la topographie de la surface observée, ce que les chercheurs du LEGOS traduisent en MNT, Modèle numérique de terrain. Dès lors, une comparaison « avant/après » de 2 MNT permet d’estimer la variation de masse du géant.

Validée par des relevés de terrain sur des massifs bien connus, dont le Mont-Blanc et l’Himalaya, cette technique de mesure par observation spatiale sert désormais la communauté scientifique internationale.

Jusqu’à 50 cm de résolution, un codage des images sur 12 bits et une faible saturation, la qualité des images Pléiades est remarquable. Tous les détails apparaissent, comme ces cordées d’alpinistes sur une pente du Mont-Blanc, jusqu’aux « vagues » de neige transportées par le vent. Capable de basculer sur son axe, le satellite peut photographier sa cible à 27 secondes d’écart, permettant ainsi de mesurer tout relief visible.

Le Mont-Blanc, un site témoin (France)

Dans la chaîne des Alpes, le massif du Mont-Blanc a perdu au moins 40% de son volume glaciaire en 150 ans. Grâce aux satellites, les mesures sont plus précises et concernent l’ensemble du massif. Bilan : avec une perte d’épaisseur moyenne de plus de 1 m par an, les glaciers du Mont-Blanc fondent 3 à 4 fois plus vite cette dernière décennie que durant les deux précédentes.

Amincissement de la Mer de Glace du Mont-Blanc

Sur cette carte des changements d’altitude entre 2003 et 2012, les langues de glace (en marron foncé) ont perdu jusqu’à 110 mètres d’altitude.

Bilans de masses  (équivalents en eau par mètre par an) des principaux glaciers du Mont-Blanc, 3 à 4 fois plus négatifs entre 2003 et 2012 qu’entre 1979 et 2003. Les données de 1979 proviennent de cartes IGN, celles de 2003 de Spot-5 et celles de 2012 de Pléiades.

Glaciers : un triste record observé par Pléiades

Modéliser le futur des géants de glace

Indicateurs du changement climatique, l’exploitation des MNT permet également de modéliser des scénarii d’évolution pour l’avenir, à l’échelle de chaque glacier et à l’échelle mondiale. En terme de ressources en eau, ces projections ont pour objectif d’anticiper « l’absence de contribution glaciaire ». Lorsqu’un glacier ne parvient plus à se régénérer et que le point de non retour approche, d’autres scientifiques, comme des hydrologues, peuvent utiliser toutes ces données pour trouver des solutions palliatives.

Aujourd’hui le LEGOS et le CNES ont lancé un programme d’acquisition des glaciers, Pléiades glacier observatory. Chaque été, le satellite scrute une vingtaine de sites sur le globe, en tandem avec un chercheur au sol qui réalise des mesures GPS sur le terrain, une autre donnée spatiale !

« Fiables et précis jusque dans les zones les plus inaccessibles, les MNT issus de l’observation spatiale sont précieux pour éprouver et ajuster des modèles de projection. »

Etienne Berthier - Glaciologue au LEGOS, Toulouse, France

La fonte annuelle des glaciers du bassin versant de l’Indus fournit, durant les 4 mois d’été, l’équivalent de la consommation en eau de 69 millions de personnes, soit 11,6 km3 d’eau, dans l’une des régions les plus arides d’Asie.

Le réchauffement estival de l’Arctique

Dans une zone particulièrement sensible au réchauffement estival, la Calotte glaciaire de Meighen possède l’un des meilleurs suivis, avec près de 60 ans de mesures in situ. Forte à sa marge, faible en altitude, la fonte – plus active depuis 2005 – rend les pentes du glacier abruptes, ce qui pourrait favoriser un écoulement massif sous la calotte. Souhaitant renforcer leur surveillance et confirmer leurs estimations, les glaciologues du Natural Resources Canada ont sollicité le Pléiades glacier observatory pour des prises de vue de Meighen.

Calotte glaciaire de Meighen.

Modèles numériques de terrain (MNT) dérivés, à gauche, de la photographie aérienne au 1/5 000 acquise par le Gouvernement du Canada en 1960, et à droite, de l’imagerie optique Pléiades acquise en 2016.

Différence des 2 MNT montrant le retrait et la perte d’épaisseur de la calotte glaciaire de Meighen entre 1960 et 2016.

Remerciements

Cette méthode d’observation spatiale a été développée par les chercheurs du LEGOS à partir des images Spot-5 et Pléiades, fournies par le CNES. La méthode a été validée grâce aux mesures de terrain des chercheurs de l’IGE, au travers de leur programme GlacioClim. Les financements TOSCA (CNES) et PNTS ont soutenu tous ces chercheurs.

  • Centre national d'études spatiales (France)
  • Laboratoire d’études en géophysique et océanographie spatiales (France)
  • Centre national de la recherche scientifique (France)
  • Institut de recherche pour le développement (France)
  • Université Paul Sabatier (France)
  • Observatoire Midi-Pyrénées (France)
  • Institut des géosciences de l’environnement (France)

Publications scientifiques