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La fonte des glaciers alpins : Approche scientifique // The melting of Alpine glaciers : A scientific approach

Comme je l’ai indiqué à maintes reprises, les glaciers alpins fondent à une vitesse incroyable depuis quelques décennies et ils ont connu un net recul au cours du 20ème siècle. La perte de masse des glaciers s’est intensifiée ces quarante dernières années et a même battu de nouveaux records en 2003, 2009 et 2011.

En collaboration avec le Centre d’Etudes de la Neige et l’Institut de Géosciences de l’Environnement, des scientifiques du centre IRSTEA de Grenoble ont cherché à identifier les causes de ces fontes extrêmes afin de mieux appréhender l’évolution des glaciers. Pour cela, ils se sont appuyés sur une série de mesures des bilans de masse réalisées depuis 1949 sur le glacier de Sarennes, situé à 2850 mètres d’altitude dans le massif des Grandes Rousses. Géré depuis 1971 par l’IRSTEA, ce suivi fournit aujourd’hui l’une des plus longues analyses de bilans de masse de glacier au monde.

Grâce à cette précieuse base de données, les chercheurs ont déjà étudié l’évolution à long terme du glacier de Sarennes et ont confirmé une fonte de plus en plus importante d’année en année. Dans cette nouvelle étude, ils se sont intéressés aux fontes extrêmes, c’est-à-dire intenses et rares. Le but est d’identifier les fontes exceptionnelles, en les dissociant de la tendance à long terme, autrement dit la hausse des moyennes de fonte liée au réchauffement climatique.

Après avoir identifié ces fontes extrêmes, les scientifiques ont étudié les processus physiques en cause, à savoir les échanges énergétiques qui se produisent entre la surface du glacier et l’atmosphère. Parmi les sources de ces échanges d’énergie et donc de chaleur se trouve le rayonnement solaire (qui dépend principalement de la couverture nuageuse) ;  le rayonnement infrarouge des basses couches de l’atmosphère (auquel contribuent les gaz à effet de serre) ; les flux de chaleur latente qui sont, liés à l’évaporation de la glace ou, inversement, à la condensation de la vapeur d’eau atmosphérique au contact du glacier.

A l’aide d’un modèle d’étude de la fonte glaciaire dans lequel ils ont intégré les 70 ans de mesures de masse du glacier et des données atmosphériques relevées par Météo France sur la même période, les scientifiques ont pu relier les fontes – exceptionnelles ou inhérentes à la tendance à long terme – aux types de flux énergétiques. Il ressort de ces observations que les flux impliqués dans les fontes extrêmes et dans les fontes communes ne sont pas les mêmes ; ils diffèrent en intensité et surtout dans leur nature. Les premières sont essentiellement dues au rayonnement solaire, tandis que les secondes s’expliquent par l’augmentation du rayonnement infrarouge, mais aussi par la réduction du phénomène d’évaporation de la glace, en surface du glacier.

Ce dernier point est assez inattendu. Avec le réchauffement de l’air, la glace devrait s’évaporer de plus en plus, mais ce processus est en fait contrebalancé. En effet, plus l’air est chaud, plus il contient de vapeur d’eau qui, au contact du glacier, limite l’évaporation. Au final, comme l’évaporation est un processus consommant beaucoup d’énergie, sa limitation rend davantage d’énergie disponible pour la fonte.

Même s’il est inattendu, ce résultat est d’une grande importance. Les scénarios climatiques actuels prévoient en effet une hausse des températures de l’air, qui va s’accompagner d’une hausse des gaz à effet de serre et de la vapeur d’eau. Outre l’augmentation du rayonnement infrarouge, les scientifiques s’attendent donc à ce que la réduction de l’évaporation s’accentue et accélère davantage encore la fonte des glaciers.

Source : IRSTEA.

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As I have put it many times, Alpine glaciers have melted at an incredible rate in the last few decades and have retreated sharply in the 20th century. Glacier mass loss has intensified over the last forty years and has even broken new records in 2003, 2009 and 2011.
In collaboration with the Center for Snow Studies and the Institute of Environmental Geosciences, scientists from IRSTEA in Grenoble (France) have sought to identify the causes of these extreme melting periods in order to better understand the evolution of glaciers. For this, they relied on a series of glacier mass measurements carried out since 1949 on the Sarennes Glacier, located at 2850 metres a.s.l. in the Grandes Rousses. Managed since 1971 by IRSTEA, this monitoring now provides one of the longest analyzes of glacier mass balances in the world.
Thanks to this precious database, the researchers have already studied the long-term evolution of the Sarennes Glacier and have confirmed an increasing melting from year to year. In this new study, they are interested in extreme melting periods which are intense and rare. The goal is to identify exceptional melting, dissociating it from the long-term trend, in other words, the increase in melting related to global warming.
After identifying these extreme melting periods, scientists studied the physical processes involved, namely the energy exchanges that occur between the surface of the glacier and the atmosphere. Among the sources of these exchanges of energy and therefore of heat is solar radiation (which depends mainly on the cloud cover); infrared radiation from the lower layers of the atmosphere (to which greenhouse gases contribute); latent heat fluxes that are related to the evaporation of ice or, conversely, to the condensation of atmospheric water vapour in contact with the glacier.
Using a study model of the glacial melt in which they integrated 70 years of measurements of glacier mass and atmospheric data recorded by Météo France over the same period, scientists were able to link the melting – exceptional or inherent to the long-term trend – to the different types of energy flow. These observations show that the flows involved in extreme and concentional melting are not the same; they differ in intensity and especially in their nature. The former are mainly due to solar radiation, while the latter can be explained by the increase in infrared radiation, but also by the reduction of the phenomenon of evaporation of the ice on the surface of the glacier.
This last point was rather unexpected. With the warming of the air, the ice is expected to evaporate more and more, but this process is in fact counterbalanced. Indeed, the hotter the air, the more it contains water vapour which, in contact with the glacier, limits the evaporation. In the end, since evaporation is a process that consumes a lot of energy, its limitation makes more energy available for melting.
Even if it is unexpected, this result is of great importance. The current climate scenarios predict a rise in air temperatures, which will be accompanied by an increase in greenhouse gases and water vapour. In addition to increasing infrared radiation, scientists expect that the reduction of evaporation will increase and accelerate the melting of glaciers even further.
Source: IRSTEA.

On peut voir sur le site de l’IRSTEA deux photos montrant la fonte du glacier de Sarennes entre 1906 et 2016. Des images qui parlent d’elles-mêmes !

Crédit photo: IRSTEA

Tous les glaciers alpins subissent le même sort. Voici, pour rappel, des images du glacier du Rhône, dans le Valais suisse, entre 1981 et 2018.

Photos: C. Grandpey

Arctique: Des nouvelles toujours inquiétantes // Arctic: More worrying news

Les nouvelles en provenance de l’Arctique ne sont pas bonnes et confirment ce que j’ai écrit sur ce blog il y a quelques mois.
La glace de mer dans l’Arctique a pratiquement atteint son point le plus bas en 2018, ce qui confirme la tendance à la diminution déjà observée dans cette région du globe où le climat se réchauffe deux à trois fois plus vite qu’ailleurs sur la planète.
Si l’on prend en compte les dernières mesures effectuées du 15 au 22 septembre 2018, il s’agit de la sixième plus faible étendue de glace de mer en près de 40 ans de relevés satellitaires. A la limite, cette seule statistique pourrait ne pas suffire à rappeler la fonte alarmante de l’Arctique qui a atteint son point culminant en 2012. Pourtant, en observant attentivement la situation dans l’Arctique en 2018, on se rend compte que la glace dans cette région du monde disparaît de plus en plus rapidement. Les 12 dernières années sans exception ont enregistré les niveaux de glace de mer les plus bas.
Et ce n’est pas tout: Comme je l’ai écrit dans une note précédente, la glace arctique la plus épaisse et la plus ancienne, ancrée en une masse compacte au large des côtes du Groenland, s’est désintégrée cette année. Il s’agit d’une zone de la taille de l’Etat d’Indiana aux Etats Unis. C’était la glace la plus ancienne et la plus stable de l’Arctique et tous les scientifiques pensaient qu’elle resterait intacte encore très longtemps. Elle avait même résisté à la fonte record de 2012. L’épaisseur moyenne de cette glace est d’environ 5 mètres, mais dans certains secteurs, elle peut atteindre 20 mètres.
Cette rupture ne laisse présager rien de bon. C’est probablement ce qui va se passer dans l’Arctique au cours des quatre prochaines décennies sous l’effet du réchauffement climatique. Le phénomène révèle parfaitement la rapidité avec laquelle l’Arctique évolue et il faut s’attendre à voir un Océan Arctique dépourvu de glace pendant les mois d’été.
Lorsque la glace de mer fond, elle contribue à l’accélération de la fonte des glaces en général. Contrairement à l’océan qui est sombre, la glace brillante renvoie la lumière du soleil dans l’espace. Mais à mesure que les océans et l’atmosphère qui se réchauffent font fondre la couverture de glace, l’océan est en mesure d’absorber cette énergie qui, à son tour, fait fondre davantage de glace. On a affaire à une boucle de rétroaction permanente.
Source: National Snow and Ice Data Center.

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The news from the Arctic is not good and confirm what I wrote on this blog a few months ago.

Sea ice in the Arctic has just about melted to its lowest point of 2018, and this reinforces a trend of dwindling ice atop the globe — where the climate is warming two to three times faster than the rest of the planet.

Referreing to the measurements performed between September 15th and 22nd,  it’s the sixth-lowest ice extent in nearly 40 years of satellite records. This statistic alone might not carry the bite of 2012’s extreme Arctic melt, in which the ice thawed to its lowest point ever recorded. Yet, a closer examination of what’s transpired in the great north this year reveals the Arctic’s ever-accelerating disappearance. In fact, each of the last 12 years have been the lowest 12 years on the satellite record

And there’s more : As I put it in a previous post, some of the thickest, oldest Arctic ice, which is anchored in a compacted mass off the frigid north Greenland shore, broke apart this year. It is an area about the size of Indiana. It was the oldest, most stable ice in the Arctic and all scientists thought it would hold on the longest. It even resisted the all-time record-breaking melt in 2012. The average thickness of this ice is around 5 metres, but in parts it can reach 20 metres.

This break-up portends what may eventually transpire in the Arctic: a visible gauge of climate change in the next four or so decades. Indeed, what happened is incredibly indicative of just how fast the Arctic is changing. It could accelerate the timeline for what could be an ice-free Arctic Ocean during the summer months.

When sea ice melts, it contributes to even more ice melting. In contrast to the dark ocean, bright ice reflects sunlight back into space. But as both the warming oceans and atmosphere melt the bright ice cover, the ocean is then able to absorb this energy, which in turn melts more ice. It is a continuing feedback loop.

Source : National Snow and Ice Data Center.

La glace de mer dans l’Arctique le 24 septembre 2018, avec en orange son étendue moyenne entre 1881 et 2010 (Source : NSIDC)

Surface occupée par la glace de mer arctique en moyenne annuelle de 1979 à 2017 (Source : NSIDC)

Réchauffement climatique : Le dernier rapport du GIEC // Climate change : IPCC’s latest report

Comme cela était prévu, le Groupe Intergouvernemental d’experts sur l’Evolution du Climat (GIEC) a rendu public le 8 octobre 2018 son rapport sur les effets d’un réchauffement de 1,5°C de la température mondiale. Cette limite que 197 Etats s’étaient engagés à respecter fin 2015, lors de la COP 21, aura tout de même de graves conséquences sur la planète.

Le rapport de 250 pages a nécessité la participation de 86 auteurs principaux de 39 pays et de dizaines d’experts pour la relecture. Sa structure et son contenu sont validés par l’ensemble des gouvernements membres. Ce n’est donc pas uniquement un travail scientifique, mais aussi le résultat des orientations nationales de la plupart des Etats.

Voici quelques uns des principaux points du rapport :

Sans surprise, selon le rapport, les émissions de gaz à effet de serre (GES) des activités humaines sont la principale cause du réchauffement climatique. Il n’y a plus de doute là-dessus. Ce réchauffement se produit à raison de 0,17°C par décennie depuis 1950. Ainsi, au rythme actuel, le monde connaîtrait une hausse de 1,5°C de la moyenne des températures entre 2030 et 2052. En 2017-2018, nous avons déjà atteint 1°C d’augmentation depuis l’époque préindustrielle. L’objectif de l’accord de Paris est donc de ne progresser que de 0,5°C maximum d’ici à 2100.

La trajectoire est mal engagée pour limiter la hausse à 1,5°C. Même si les Etats respectaient leurs engagements pris à la COP 21, ce qui n’est pour l’instant pas le cas pour la majorité des pays, la planète se réchaufferait de 3°C d’ici à la fin du siècle. Une telle situation entraînerait des catastrophes irréversibles autant pour les humains que pour beaucoup d’autres espèces vivantes.

Même si on respectait l’accord de Paris, les territoires les plus vulnérables pourraient ne pas avoir le temps de s’adapter. C’est le cas des petites îles situées au niveau de la mer. Ce dernier devrait continuer à monter pendant plusieurs siècles. Et sous la surface, les océans subissent déjà des changements sans précédent. Des basculements pour certains écosystèmes devraient être observés dès + 1,5°C. Les espèces dépourvues de capacité à se déplacer assez vite souffriront d’une importante mortalité. De même, il faudrait des millénaires pour lutter contre les changements dans la chimie océanique produits par l’acidification.

Dans un monde à + 1,5°C, le changement climatique affectera tous les territoires, peu importe leur niveau de développement, mais spécialement les plus pauvres. Par ailleurs, déjà plus d’un quart de la population mondiale vit dans des régions où le thermomètre dépasse de 1,5°C la température moyenne au moins une saison par an. L’hémisphère Nord souffrira le plus de la multiplication et l’intensification des vagues de chaleur. Selon le rapport, « nous sommes face à un risque de voir le sud de l’Europe basculer dans une désertification d’ici à la fin du siècle ». Les risques d’inondation et de sécheresse seraient aussi renforcés, touchant principalement l’Amérique du Nord, l’Europe et l’Asie. Les cyclones tropicaux deviendraient plus violents.

Bien que ce ne soit pas son rôle initial, le GIEC présente certaines solutions pour respecter le + 1,5°C. Ce chapitre est l’objet des principales crispations des Etats. Les Etats-Unis veulent mettre l’accent sur les techniques de capture de CO2, sur lesquelles ils sont à la pointe. Ils misent sur leur développement pour faire moins d’efforts de réduction des émissions de GES.

En outre, dans son rapport, le GIEC souligne à plusieurs reprises la nécessité de réduire drastiquement la demande en énergie des bâtiments, de l’industrie et des transports. Les émissions de GES mondiales doivent quant à elles baisser de 45 % d’ici à 2030 (par rapport à 2010) et la part des énergies renouvelables pour l’électricité passer à 70 %-85 % en 2050. Le rapport met aussi en lumière que la réduction de la pollution de l’air permet de limiter le réchauffement et d’améliorer la santé humaine, tout comme la qualité de l’environnement.

Source : GIEC.

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The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) released its report on 8 October 2018 on the effects of global warming by 1.5 °C. This limit, which 197 states pledged to reach by the end of 2015, during the paris Agreement, will still have serious consequences for the planet.
The 250-page report required the participation of 86 lead authors from 39 countries and dozens of proofreading experts. Its structure and content are validated by all member governments. It is not only scientific work, but also the result of the national guidelines of most states.
Here are some of the main points of the report:
Unsurprisingly, according to the report, greenhouse gas (GHG) emissions from human activities are the main cause of global warming. There is no doubt about it. This warming has occurred at a rate of 0.17°C per decade since 1950. Thus, at the current rate, the world would experience a 1.5°C increase in average temperatures between 2030 and 2052. In 2017-2018, we have already reached 1°C increase since pre-industrial times. The objective of the Paris agreement is therefore to increase by no more than 0.5°C by 2100.
Actually,  it will be very difficult to limit the rise to 1.5°C. Even if states respected their commitments made at COP 21, which is not the case for the majority of countries at the moment, the planet would warm up by 3 ° C by the end of the century. Such a situation would lead to irreversible disasters for both humans and many other living species.
Even if the Paris agreement was respected, the most vulnerable territories might not have the time to adapt. This is the case of small islands located at sea level. The latter is likely to rise for several centuries. And beneath the surface, the oceans are already undergoing unprecedented changes. Switchovers for certain ecosystems would be observed at + 1.5°C. Species lacking the ability to move fast enough will suffer significant mortality. Similarly, it would take millennia to combat the changes in ocean chemistry produced by acidification.
In a world at + 1.5°C, climate change will affect all territories, regardless of their level of development, but especially the poorest. In addition, already more than a quarter of the world’s population lives in regions where the temperature exceeds by 1.5°C the average temperature at least one season per year. The northern hemisphere will suffer the most from the multiplication and intensification of heat waves. According to the report, « we are facing a risk to see the south of Europe turn into desertification by the end of the century. Flood and drought risks would also be increased, affecting mainly North America, Europe and Asia. Tropical cyclones would become more violent.
Although this is not its original role, the IPCC presents some solutions to respect the + 1.5°C temperature increase. This chapter is the object of the main tensions obetween the States. The United States wants to focus on CO2 capture techniques, on which they are at the forefront. They rely on their development to make less effort to reduce GHG emissions.
In addition, in its report, the IPCC repeatedly emphasizes the need to drastically reduce the energy demand of buildings, industry and transport. Global GHG emissions are required to fall by 45% by 2030 (compared to 2010) and the share of renewables for electricity to rise to 70% -85% in 2050. The report also highlights that the reduction of air pollution helps to limit warming and improve human health, as well as the quality of the environment.
Source: IPCC.

La courbe se passe de commentaire [Source : NASA’s Goddard Institute for Space Studies (GISS)]

La fonte de la calotte glaciaire Cook (Iles Kerguelen) // The melting of the Cook Ice Cap (Kerguelen Islands)

Les îles Kerguelen, jadis surnommées « îles de la Désolation », forment un archipel français au sud de l’Océan Indien. Elles constituent l’un des cinq districts des Terres Australes et Antarctiques Françaises (TAAF).

L’île principale, la Grande Terre, qui couvre plus de 90 % de la surface, est la troisième plus grande île française, après la Nouvelle-Calédonie et la Corse.

Ces îles sont d’origine volcanique et culminent à 1 850 m, au Mont Ross. La région occidentale est surmontée par la calotte glaciaire Cook, d’une superficie plus grande que l’Aletsh (Suisse), le plus grand glacier d’Europe continentale. D’une superficie de 500 km2 en 1963, la calotte Cook a perdu 22% de sa surface en 40 ans, avec des pertes d’épaisseur très rapides de près d’1,5 m par an.

Cette fonte de la calotte Cook a été au centre d’une conférence donnée le .18 septembre 2018 dans le cadre des Grands Séminaires de l’Observatoire Midi-Pyrénée. Des chercheurs spécialistes de l’hémisphère sud ont confirmé qu’au cours des dernières décennies, la calotte a connu des pertes de masse record à l’échelle globale.

Malgré le réchauffement de l’atmosphère au milieu de l’Océan Indien Sud, les chercheurs ont expliqué que le retrait glaciaire est principalement dû à une diminution drastique des précipitations au cours des 50 dernières années. Paradoxalement, ce changement climatique est d’origine anthropique et résulte à la fois de l’augmentation des gaz à effet de serre et du creusement du trou dans la couche d’ozone stratosphérique au dessus de l’Antarctique.

Ces changements ont provoqué des variations dans les conditions de circulation des dépressions gérées par le mode annulaire austral, Southern Annular Mode ou SAM qui s’est déplacé vers le sud, de sorte que les perturbations passent moins fréquemment au dessus de l’archipel des Kerguelen. Malgré la simplicité géographique des lieux et des modes de circulation atmosphérique dans cette région isolée, les chercheurs ont montré que la modélisation du changement climatique et de ses impacts sur la calotte Cook est complexe. Ils ont rappelé qu’il est primordial d’observer les projections d’évolution des glaciers avec précaution, à Kerguelen comme ailleurs.

L’étude des données géomorphologiques et paléoclimatiques a permis de retracer 46 000 ans d’histoire des principales avancées de la calotte Cook et de les replacer dans un contexte de changement climatique hémisphérique. Cela a montré que le contrôle de l’aridité sur la perte de masse de la calotte est certainement récent.

Les grandes avancées historiques du glacier ont plutôt été contrôlées par des refroidissements océaniques régionaux, ce qui pousse les chercheurs à poser plusieurs questions : La machine climatique dans l’Océan Indien est-elle déréglée? S’agit-il simplement d’un problème d’échelle? La question reste ouverte mais le recul futur de la calotte Cook, par contre, paraît clair et irréversible.

En cliquant sur ce lien, vous pourrez assister à la conférence :

https://www.youtube.com/watch?v=kJYd5oo-J_A&feature=share

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The Kerguelen Islands, once dubbed « Desolation Islands », form a French archipelago south of the Indian Ocean. They constitute one of the five districts of the French Southern and Antarctic Lands (TAAF).
The main island, Grande Terre, which covers more than 90% of the surface, is the third largest French island, after New Caledonia and Corsica.
These islands are of volcanic origin and culminate at 1,850 m at Mount Ross. The western region is surmounted by the Cook Ice Cap, larger in area than Aletsh (Switzerland), the largest glacier in continental Europe. With an area of ​​500 km2 in 1963, the Cook

 Ice Cap lost 22% of its surface area in 40 years, with very rapid loss of thickness of nearly 1.5 m per year.
This melting of the ice cap was at the centre of a conference given on September 18th, 2018 as part of the Great Seminars of the Midi-Pyrénée Observatory. Southern hemisphere researchers confirmed that in recent decades, the Cook Ice Cap has experienced record losses globally.
Despite the warming of the atmosphere in the middle of the South Indian Ocean, the researchers explained that the glacial retreat is mainly due to a drastic decrease in rainfall over the last 50 years. Paradoxically, this climate change is anthropogenic and results from both the increase in greenhouse gases and the opening of the hole in the stratospheric ozone layer above Antarctica.
These changes have caused variations in the circulation conditions of the Southern Annular Mode or SAM, which has moved southwards, so that rainfall and snnowfall are less frequent over the Kerguelen Archipelago. Despite the geographic simplicity of atmospheric circulation patterns in this isolated region, researchers have shown that modeling climate change and its impacts on Cook’s cap is complex. They recalled that it is essential to observe the glacier evolution projections with caution, in Kerguelen as elsewhere.
The study of geomorphological and palaeoclimatic data allowed to trace 46,000 years of history of the main advances of the Cook Ice Cap and to place them in a context of hemispheric climate change. This has shown that the control of aridity on the loss of mass of the cap is certainly recent.
The great historical advances of the glacier have been rather controlled by regional oceanic cooling, which pushes the researchers to ask several questions: Is the climate machine in the Indian Ocean deregulated? Is it simply a problem of scale? The question remains open but the future decline of the Cook Ice Cap seems obvious and irreversible.
By clicking on this link, you will be able to join the conference:
https://www.youtube.com/watch?v=kJYd5oo-J_A&feature=share

Vue satellite de la calotte glaciaire Cook en 2005 (Source: NASA)