Birmensdorf,
03.04.2013
Une situation nuageuse rare a causé le dégel exceptionnel de 2012 au Groenland
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Fig. 1: Ces instruments de mesure du rayonnement ont été
installés à Summit Station par
l’Institut de sciences atmosphériques et climatiques de l’ETH Zurich (Prof.
Ohmura). Ils sont gérés par le Prof. Konrad Steffen (Institut fédéral de
recherches WSL / ETH Zurich) dans le cadre du réseau terrestre de mesure de la
radiation Baseline Surface Radiation
Network (BSRN). Les deux demi-sphères mesurent le rayonnement solaire et le
rayonnement thermique du ciel et des nuages. Les deux tubes mesurent le
rayonnement solaire direct (disque solaire). Tous les instruments sont montés
sur un tracker solaire, qui s'oriente
sur 360° vers le soleil tout au long de la journée (pour le grand format,
cliquez ici).
Photo:
Konrad Steffen, WSL
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Fig. 2: Summit
Station est une station de recherche située à 3300 m d’altitude, au plus
haut point de l’inlandsis du Groenland. Construite en 1989, elle est gérée par la fondation américaine pour la science (National Science Foundation). Elle est
habitée toute l’année par des équipes américaines et internationales de
recherche en glaciologie et climatologie qui y recueillent en continu des
données sur l’environnement (pour le grand format,
cliquez ici).
Photo:
Konrad Steffen, WSL
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Remarque
sur les droits d’auteur: L’Institut fédéral de recherches WSL met gratuitement
à disposition le matériel iconographique pour l’illustration d’articles de
presse liés à ce communiqué. L’importation de ces illustrations dans des bases
de données photographiques et la vente à des tiers sont strictement interdites.
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En juillet dernier, une fine couche de nuages bas au-dessus de l’inlandsis du Groenland a permis à
l’énergie du soleil de réchauffer la surface de la glace tout en piégeant le
rayonnement infrarouge près du sol, renforçant ainsi le réchauffement. Cette conjonction
inhabituelle a joué un rôle déterminant lors du dégel sans précédent de l’été
2012. Une équipe de scientifiques de la NOAA, des universités du Wisconsin, de
l’Idaho et du Colorado ainsi que de l’Institut fédéral de recherches WSL en
explique les mécanismes dans Nature.
Selon Matthew Shupe, météorologue à l’Université du
Colorado et à la National Oceanic and
Atmospheric Administration (NOAA), "une couche nuageuse plus épaisse n’aurait pas pu réchauffer à ce point la
surface de la glace". Inversement, une couche plus fine n’aurait pas réussi à
piéger autant de rayonnement infrarouge. Dans les deux cas, le réchauffement
aurait été moindre à la surface de l’inlandsis. "Pour comprendre l’avenir de
cette région, il faudra comprendre ses nuages. Les conclusions de notre étude
ont des implications pour le sort de la glace dans toute l’Arctique."
"Nous avons utilisé les instruments du Baseline Surface Radiation Network (BSRN)
à Summit Station pour vérifier le
modèle atmosphérique qui a prédit le dégel en surface en présence de nuages formés de gouttelettes en suspension",
explique le Professeur Konrad Steffen (Institut fédéral de recherches WSL et
ETH Zurich), qui dirige ces mesures au Groenland depuis plusieurs années. Le
suivi à long terme de paramètres environnementaux tels que le rayonnement
solaire et thermal est essentiel pour comprendre et interpréter le changement du
climat de l’Arctique.
Des scientifiques du monde entier tentent de comprendre à
quelle vitesse le Groenland se réchauffe. La fonte de la glace contribue en
effet à élever le niveau de la mer, et en volume de glace, l’inlandsis du
Groenland figure en deuxième position après l’Antarctique. Plus de 97 pourcent
de sa surface avait fondu plus ou moins fortement en juillet 2012, y compris à Summit Station, la station de recherche
permanente de la fondation américaine pour la science (National Science Foundation), située au plus haut point de
l’inlandsis. L’analyse des carottes de glace suggère que le dernier épisode de
dégel à cet endroit remonte à 1889. On ignore toutefois s’il avait alors touché
l’ensemble de l’inlandsis.
Arrivée d’air chaud et fine couche nuageuse
"Le dégel de juillet 2012 a été provoqué par un afflux
d’air anormalement chaud en provenance de l’Amérique du Nord, mais ceci n’a été
qu’un des facteurs en cause", constate David Turner, météorologue à la NOAA et co-responsable
de l’étude. "Dans notre article, nous montrons que des nuages bas contenant de
faibles quantités d’eau condensée ont permis d’élever au-dessus de zéro les températures
de l’air sur l’inlandsis, et ainsi de faire fondre la glace à sa surface."
Les nuages peuvent à la fois refroidir la surface de
l’inlandsis en réfléchissant l’énergie solaire et en la renvoyant vers
l’espace, et la réchauffer en faisant rayonner la chaleur vers le sol.
L’équilibre entre ces deux processus dépend de nombreux facteurs tels que la
vitesse du vent, la turbulence, l’humidité et l’ "épaisseur" des nuages, ou
leur teneur en eau liquide. Dans certaines circonstances, la couche nuageuse
peut être assez fine pour laisser passer une partie du rayonnement solaire tout
en «piégeant» le rayonnement infrarouge au niveau du sol. C’est exactement ce
qui s’est produit en juillet dernier: les nuages réunissaient les conditions
idéales pour réchauffer au maximum la surface de l’inlandsis.
Les scientifiques ont également mis en évidence que ce
type de nuages liquides à basse altitude se produisait 30 à 50 pourcent du
temps en été, au-dessus du Groenland et à travers l’Arctique. Les modèles
climatiques actuels tendent à surestimer leur fréquence dans l’Arctique, ce qui
limite l’aptitude des modèles à prédire quel sera l’impact du changement
climatique sur les nuages, et si ces derniers réagiront en réchauffant ou
refroidissant la surface terrestre.
"Les propriétés des nuages et les processus
atmosphériques que nous observons à l’aide de la batterie d’instruments de Summit Station constituent un ensemble
extraordinaire de données pour répondre à toutes les questions scientifiques
auxquelles nous voulons répondre", précise Turner. "Les nuages jouent un rôle
important dans le bilan de masse et d’énergie au-dessus de l’inlandsis du
Groenland. Cet inlandsis est un des plus grands au monde. En contribuant à
l’élévation du niveau de la mer, son dégel peut avoir des conséquences non
négligeables pour les populations humaines et pour l’environnement."
Mieux comprendre les nuages pour améliorer les modèles climatiques
"Nos résultats
permettront peut-être d’expliquer certaines des difficultés que rencontrent actuellement
les modèles climatiques globaux pour simuler le bilan d’énergie de surface dans
l’Arctique, y compris le rôle des nuages", estime Ralf Bennartz, premier auteur
de l’article et professeur à l’Université de Wisconsin-Madison. "Avant tout,
cette étude met en évidence l’importance de mesures continues au sol sur
l’inlandsis du Groenland. Seules des observations avec ce degré de précision
nous permettront de mieux comprendre les processus qui régissent le climat
arctique."
Publication
Bennartz, R., Shupe, M. D., Turner, D.D.,
Walden, V. P., Steffen, K., Cox, C. J., Kulie, M. S., Miller, N. B., C.
Pettersen (2013): July 2012 Greenland melt extent enhanced by low-level liquid
clouds. Nature, en ligne dès le 4
avril 2013.
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Prof. Dr. Konrad Steffen,
Directeur du WSL
