Les glaces terrestres, la cryosphère (2/3)

Partie 2/3 : Lecture critique du chapitre cryosphère de l’AR5

par J.C. Maurin, Professeur agrégé de physique

Cette deuxième partie de l’article examine la composition du chapitre 4 du 5ème rapport du GIEC (AR5) [1].
Dans ce chapitre, qui concerne les différentes composantes de la cryosphère, les banquises [2] et glaciers [3] sont particulièrement mises en avant par les rédacteurs du GIEC.
A propos de ces 2 composantes mineures (0,65 % du volume de la cryosphère), l’article développe certains éléments d’appréciation que les rédacteurs de l’AR5 n’ont pas mis en exergue.

Figure 1. Graphes en secteurs des composantes de la cryosphère selon Tab 4.1 de l’AR5 [4]
A gauche, volumes ou masses: la masse totale de la cryosphère serait ≈ 26,2 10
18 kg , son volume ≈ 28,6 1015 m3.  A droite, surfaces englacées : la surface totale serait ≈ 37,5 1012 m² soit 7,3% de la surface terrestre.

Les rédacteurs du chapitre 4 de l’AR5 utilisent des figures numérotées de 4.1 à 4.25.
Parmi ces 25 figures, on ne trouve aucune représentation similaire à la Fig.1 pour les composantes de la cryosphère. 

1. Analyse statistique du chapitre 4 

Ce paragraphe va examiner la ‘place’ occupée par les différentes composantes de la cryosphère présentées dans le chapitre 4. Celui-ci comporte 65 pages et 40 illustrations, répertoriées dans le tableau ci-dessous. 

Figure 2. Examen statistique du chapitre 4. [4]
Certains textes ou illustrations ont une double affectation ou bien sont repris dans un autre
 paragraphe. ‘Ice sheets‘ correspond aux calottes Antarctique et Groenland tandis que ‘Sea ices’ correspond aux banquises. On rappelle à la dernière ligne du tableau les contributions au volume de la cryosphère (voir Fig. 1).

Dans la mesure où les rédacteurs du GIEC considèrent les banquises et les glaciers comme de bons indicateurs du climat, ils leur accordent donc une ‘place’ qui excède (x2? x5?) leur seule contribution en volume.

Le tableau de la figure 2 va justement permettre de chiffrer cette importance relative:
‘Sea ices’ concernent 12 pages et 8 illustrations pour un volume glaciaire ≈ 0,08% de la cryosphère, alors que ‘Ice sheets’ concernent 14 pages et 11 illustrations pour un volume glaciaire ≈ 99,3% de la cryosphère.
L’’importance relative, pour le texte, est donc : (99,3/14) / (0,08/12) =1064. 
Pour les illustrations, on a (99,3/11) / (0,08/8) = 903, la moyenne texte/illustrations donne ≈ 983 (cette valeur doit être considérée comme un simple ordre de grandeur). 


Finalement, on constate que les rédacteurs du GIEC ont composé le chapitre 4 de l’AR5 de telle sorte que 1 km3 de glace ‘Sea ices’ occupe la même ‘place’ que ≈ 983 km3 de glace ‘Ice Sheets’.Un calcul similaire montre que 1 km3  ’Glaciers’ occupe la même ‘place’ dans le chapitre 4 que ≈ 155 km3 ‘Ice sheets’

Une telle importance accordée par le GIEC aux banquises (x983) et glaciers (x155) n’est-elle pas excessive?
A propos de ces 2 composantes ultra minoritaires (0,65% du volume), le paragraphe suivant donne quelques informations que l’AR5 ne met pas particulièrement en avant.

2. Les deux composantes mises en exergue dans l’AR5

2.1 Remarque préliminaire

Le GIEC corrige le volume de la calotte Antarctique entre les rapports AR4 et AR5 : cette simple correction de volume est 4,03 fois plus importante que les volumes cumulés des banquises et glaciers (Fig. 3).

Figure 3.  Correction du volume de glace en Antarctique entre AR4 et AR5   [1]  [4]  
Cette correction ne bénéficie guère de commentaires ou d’illustrations de la part des rédacteurs du GIEC
.

2.2  Banquises ou ‘Sea ices’ (0,08% de la cryosphère)

Dans le chapitre 4 de l’AR5, un km3  ‘Sea ices’ occupe donc une ‘place’ équivalente à  ≈ 983 km3 ‘Ice Sheets’.
Les rédacteurs consacrent 8 pages à la banquise Nord (§ 4.22) contre 4 pages à la banquise Sud (§ 4.23).
Les variations des banquises dépendent de la « température» de la basse atmosphère, mais elles dépendent davantage de la température et des courants de l’eau de mer.

2.2.1  Surfaces   
Depuis1980, grâce aux satellites, on dispose d’observations globales et directes sur la surface des banquises.
On désigne par étendues ou ‘extents’ les surfaces maritimes pour lesquelles la glace excède 15 %.
La mesure de l’étendue Nord est donnée à ± 1 million de km² (voir cet article paru sur SCE).

La figure ci-dessous reprend certains des graphes utilisés dans le chapitre 4 de l’AR5. 

Figure 4.  Evolution des étendues Nord et Sud sur 4 décennies selon Fig. 4.2 et Fig. 4.7 du chapitre 4 de l’AR5.

Remarques sur les choix des rédacteurs du GIEC:
– Ces graphes utilisent une représentation usuelle: l’axe horizontal s’étale sur une année et on empile les années.

– L’AR5 utilise des échelles différentes pour les graphes Nord et Sud : pour la banquise Nord, l’axe vertical ne part pas de zéro et l’échelle n’est pas la même (3 à18 au Nord contre 0 à 20 au Sud).

La figure ci -dessous propose une représentation que les rédacteurs du GIEC n’ont pas utilisée : on trace la somme des étendues Nord et Sud. L’axe horizontal du graphique n’empile pas les années et l’axe vertical démarre à 0.

Figure 5Somme des étendues des banquises Nord et Sud.
Les séries temporelles proviennent de l’Arctic Data archive System [2] et sont mises en forme. [4]. Les extrêmes annuels des étendues Nord et Sud étant opposés, la somme présente une variation annuelle réduite ≈ 9 millions de km². La marge d’erreur sur la somme des étendues devrait être de l’ordre de ± 2 millions de km²

En l’absence de cette représentation, les rédacteurs du GIEC ne pouvaient pas faire les remarques suivantes :

– La somme des étendues des banquises en 2014/2015 est comparable à celle de 1984/1986 (pointillés rouges).


– En 1979, la moyenne annuelle de l’étendue Nord+Sud s’élève à 23,97 106 km². 


– En 2019, on passe à 20,54 106 km²: il subsiste donc encore 86% de l’étendue de 1979. [4] La baisse sur 40 ans est-elle significative avec une marge d’erreur de l’ordre de ± 2 106 km²?

– Les craintes à propos d’une modification notable de l’albédo terrestre devraient être apaisées par la quasi-stabilité de la surface totale des banquises. Notons également que, (selon la  Fig 2.11 en page 181 de l’AR5) seulement 24% de la lumière solaire réfléchie provient de la surface terrestre (510 106 km²), pour laquelle la surface des banquises compte seulement pour ≈ 4%  (21 106 / 510 106).

– La courbe de tendance (pointillés bleus) montre une perte annuelle de 0,06 10km². A ce rythme, en 2100, il subsisterait ≈ 16,6 10km² (33 fois la surface de la France), soit encore 70% des étendues Nord+Sud de 1979 (121 ans auparavant).

– Selon cette courbe de tendance, il faudrait théoriquement patienter jusqu’en 2378 pour que la somme des étendues Nord+Sud soit proche de zéro. Mais les prévisions sur plusieurs siècles sont hasardeuses (celles sur quelques décennies le sont déjà). En effet, la disparition modélisée de la banquise Nord tarde tellement que les navires qui viennent imprudemment constater le phénomène sont parfois pris dans les glaces (ici) .

2.2.2  Volumes
Depuis quelques décennies, via des observations aériennes, on tente d’estimer l’épaisseur de banquise pour accéder ainsi au volume [2]. 
On trouve ici la variation annuelle de l’épaisseur de la banquise Nord (observations du satellite Cryosat lancé en 2010 + modélisation). L’épaisseur entre 2010 et 2020 semble stable (hors variation annuelle) et sa valeur moyenne serait ≈ 1,5 m. Le tableau 4.1 du chapitre 4 [1] permet de déduire les épaisseurs moyennes des banquises selon l’AR5 : ≈ 1,3 m pour la banquise Nord et ≈ 0,7 m pour la banquise Sud [4].

2.3. Glaciers (0,57% de la crysosphère)

Dans le chapitre 4 de l’AR5, un km3 ‘Glaciers’ occupe une ‘place’ équivalente à ≈ 155 km3 ‘Ice sheets‘.
Le volume des glaciers varie en fonction de la « température » de la basse atmosphère mais également des précipitations neigeuses. Selon l’AR5, les glaciers seraient les premiers contributeurs à la hausse du niveau des océans.


2.3.1  Ordres de grandeurs selon l’AR5
L’AR5 s’appuie notamment sur le catalogue RGI (Randolph Glacier Inventory) [3]
Dans le paragraphe de l’AR5 consacré aux glaciers, le tableau 4.2 page 336 [1] donne les valeurs suivantes:
Nombre total de glaciers ≈ 168 000, surface totale des glaciers ≈ 726 000 km², masse totale ≈ 153 000 Gt, volume total ≈ 167 000 km3 (917 kg/m3). Une carte présentant l’ensemble des glaciers est visible ici.

Suivant l’exemple du RGI, le tableau 4.2 de l’AR5 répartit les 168 000 glaciers en 19 zones géographiques.
Les glaciers les mieux connus se trouvent en Europe, aux USA et en Scandinavie.

Figure 6a. Les masses et volumes des glaciers selon le tableau 4.2 de l’AR5 |4]. Les glaciers les mieux connus sont figurés en rouge. Les glaciers en périphérie des calottes glaciaires ne doivent pas être confondus avec les calottes polaires du Groenland et de l’Antarctique.

On constate que la majorité des glaciers sont des glaciers circumpolaires Nord et Sud. Selon la Fig.6 de l’article Huss et Farinotti (2012) [3], les glaciers de montagne constitueraient ≈ 13 % du volume des glaciers terrestres. Parmi les 13% des glaciers de montagne, les glaciers alpins sont les mieux connus et disposent de nombreuses données historiques.

2.3.2  Les glaciers alpins (Central Europe) sont-ils représentatifs ?
Parmi les glaciers de montagne, comparons les glaciers alpins (Central Europe) avec les glaciers himalayens (Central Asia).

Figure 6b.  Comparaisons à partir des valeurs du tableau 4.2 page 336 de l’AR5. [4] 

La masse des glaciers ‘Central Asia‘ représente 56 fois celle des glaciers alpins. Pour les surfaces, le ratio est 31 fois. L’écart relatif entre l’estimation maximale et minimale de la masse est 13,7% pour les glaciers alpins contre 61,9% pour l’Himalaya : les glaciers alpins sont bien mieux connus mais bien plus petits que ceux de l’Himalaya. 

Les glaciers alpins couvrent ≈ 0,3% de la surface de tous les glaciers, leur masse ≈ 117 Gt correspond à 117/152897 ≈ 0,1% de la masse de tous les glaciers: les glaciers alpins ne sont donc pas nécessairement représentatifs de l’ensemble des glaciers. 
La fonte totale des glaciers alpins provoquerait une hausse du niveau marin de 0,3 mm, valeur trop faible pour être mesurable (Tab 4.2 AR5).

2.3.3    Les volumes et masses des glaciers sont-ils bien connus ?
Malgré les 11 pages et 11 illustrations du paragraphe 4.3 ‘Glaciers’, les rédacteurs du GIEC n’ont pas trouvé la place pour faire les remarques suivantes :


– Il existe un écart relatif de 51% (Fig .6b) entre l’estimation maximale et minimale de la masse totale des glaciers.

– Les glaciers se trouvent surtout dans les zones circumpolaires, d’accès malaisé, avec des conditions climatiques extrêmes. Les observations in situ ne peuvent donc avoir lieu qu’à la belle saison : il en résulte que les archives sur les glaciers circumpolaires (la majorité des glaciers) sont peu nombreuses.

Les articles Huss et Farinotti. (2012) ainsi que Pfeffer et al. (2014) [3] donnent la méthode d’estimation des volumes glaciaires: elle est principalement basée sur les observations aériennes des contours des glaciers et sur la modélisation. Une calibration sur une centaine de glaciers est utilisée.
On reproduit ci-dessous une figure (article Pfeffer et al.) qui montre que les observations sont récentes (1995) pour la plupart des glaciers.

Figure 6c. « Frequency distribution of known dates and date ranges in the RGI by glacierized area (red line) and glacier number (yellow histogram) » (Selon Fig. 2 de l’article Pfeffer et al. 2014)  [3]  
 

Les glaciers alpins sont les mieux étudiés et sur une plus longue durée, mais ne représentent que 0,1% du volume des glaciers. La bonne connaissance des glaciers alpins n’implique pas nécessairement une bonne connaissance des glaciers en général. 

La difficulté à estimer le volume des glaciers est soulignée dans cet extrait de la conclusion de l’article Pfeffer et al. (2014) :
“ Further, the problem of uncertainty in glacier volume, at all scales from the single glacier to the world, is intractable. Measurements of volume are few, and understanding of the relationships between volume and the observable quantities is limited. Nevertheless uncertainty in glacier volume is a problem of wider significance than uncertainty in glacier area, and deserves continued attention.”

3. Conclusions

  • La focalisation des médias et des organisations intergouvernementales sur la banquise Nord et les glaciers alpins n’est guère justifiée par leur masse : ils représentent ensemble ≈ 0,05% de la masse de la cryosphère.
  • La connaissance de la cryosphère n’est satisfaisante ni sur l’ensemble des glaciers (0,57% de la cryosphère) ni sur l’Antarctique Est (75% de la cryosphère).
  • Après les rapports AR4 (2007), puis AR5 (2013), le GIEC consacrera sans doute un chapitre à la cryosphère dans le futur rapport AR6.
    Pour améliorer la composition de ce chapitre, les rédacteurs du GIEC auront alors l’opportunité:
    –  de présenter l’ensemble des composantes de la cryosphère sous forme d’un graphe (secteur ou autre).
    –  de compléter, pour ‘Sea ices’, les graphes usuels par un graphe de la série temporelle de la somme des étendues Nord et Sud. 
    –  de développer le paragraphe ‘Ice sheets’, ou bien de réduire le paragraphe ‘Sea ices’, afin d’éviter que un km3 ‘Sea ices’ occupe une ‘place’ équivalente à 983 km3 de glace en Antarctique ou au Groenland.
  • Suite à la correction de 0,742 millions de km3 du volume des glaces de l’Antarctique entre AR4 et AR5 (4 fois le volume banquises + glaciers), peut-être serait-il prudent, de la part des rédacteurs du futur AR6, d’être moins optimistes sur les marges d’erreurs, notamment sur le bilan gain/perte qui sera l’objet de la dernière partie de l’article.

Dans cette troisième partie de l’article (3/3), l’examen des marges d’erreur conduira à s’interroger : une diminution de la cryosphère lors des dernières décennies est-elle-démontrée dans l’AR5 ?

Références

[1]  Rapports GIEC  

– Ch.4 AR5  (2013)      https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WG1AR5_Chapter04_FINAL.pdf
-Ch.4 AR4   (2007) https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/ar4-wg1-chapter4-1.pdf
– Spécial Report Océan and Cryosphère (2019)   https://www.ipcc.ch/srocc/

[2]  Glaces de mer ou banquises     

– Arctic Data Archive system  Extent https://ads.nipr.ac.jp/vishop/#/extent
-National snow and ice Data  https://nsidc.org/
Sea ice  http://nsidc.org/arcticseaicenews/charctic-interactive-sea-ice-graph/
– Cryoasat  http://www.cpom.ucl.ac.uk/csopr/seaice.html

[3] Glaciers

– WGMS  World Glacier Monotoring Service  http://www.wgms.ch
obal Glacier Changes: facts and figures
– GTNG  Global Terrestrial Network for Glaciers  https://www.gtn-g.ch/data_catalogue/
– Huss et Farinotti (2012). Distributed ice thickness and volume of all glaciers around the globe. Journal of Geophysical Research.         https://doi.org/10.1029/2012JF002523
– Pfeffer et al. (2014). The Randolph Glacier Inventory: A globally complete inventory of glaciers. Journal of Glaciology
https://doi.org/10.3189/2014JoG13J176

 [4] Le tableur « Cryosphère 2 » met en forme les données dans 4 feuilles de calcul.

Une réflexion au sujet de « Les glaces terrestres, la cryosphère (2/3) »

  1. Bonjour,

    Je vous remercie pour cette publication de haut niveau scientifique, rédigée en vrais professionnels, et en temps de crise de la Covid-19 générée par le virus SARS‑CoV‑2. Ici au Québec, certains “climatistes” à la Greta, font un lien de cause à effet entre ce virus, cette maladie et les comportements humains produisant du CO2 anthropique. J’espère qu’un jour vous pourrez nous éclairer à cet égard.

    Merci de me procurer ce plaisir de vous lire “par un temps pareil”! C’est très apprécié et je partage à mes amis.

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *