Près des pôles, les secrets du climat

Aucun être humain n’avait mis les pieds sur ces plateaux arides de l’Antarctique. On y trouve des dunes de glace géantes, hautes jusqu’à cinq mètres, visibles depuis l’espace. La surface du sol semble parfois vitrée. Du 7 décembre au 25 janvier, une équipe franco-italienne¹ a mené un raid² à travers le continent blanc. L’équipe d’une dizaine de personnes a parcouru 1 318 km, à 10 km/h, depuis la station Concordia³ vers le pôle Sud.

Montée du niveau des mers

Pourquoi des scientifiques s’enfoncent-ils dans ce désert glacé ? Pour comprendre le rôle de cette région antarctique dans l’évolution du niveau des mers. « Nous voulons caractériser la quantité de neige qui tombe à l’intérieur du continent sur ces zones inexplorées, explique Jérôme Chappellaz⁴, glaciologue et directeur de l’Ipev⁵ à Brest. L’Antarctique est un peu comme une baignoire, avec de l’eau qui entre et sort. D’un côté, des icebergs quittent la côte et fondent. Ils sont de plus en plus nombreux. De l’autre, de la neige tombe à l’intérieur du continent. Cette neige compense-t-elle, en partie, la glace qui part vers l’océan ? » Les fragments de calotte de glace qui dérivent et fondent contribuent à l’élévation du niveau des mers. Cette montée s’explique aussi par l’eau douce supplémentaire issue des glaciers de montagne. En se réchauffant, l’océan prend aussi davantage de volume.

L’Antarctique il y a 20 000 ans

Les caractéristiques physiques et chimiques de la glace intéressent les scientifiques. « Cet environnement très particulier, au cœur du continent, est représentatif de l’Antarctique d’il y a 20 000 ans, lors du dernier maximum glaciaire. » L’équipe s’est arrêtée tous les 20 km pour réaliser des carottages. Près de six tonnes de neige et de glace ont été prélevées⁶ ! Ces carottes seront analysées en Australie, en France et en Italie. Des stations d’observation ont été installées sur le parcours. Certaines mesurent l’albédo⁷ de la neige, d’autres sont météorologiques ou sismologiques.          « Ces stations permettront d'observer les séismes à très grande distance. Grâce à leurs informations, nous pourrons mieux caractériser la structure interne de la Terre, le noyau et le manteau profond », complète Jérôme Chappellaz.

Un autre projet européen de grande ampleur démarre cette année dans l’Antarctique. Le chantier de Beyond Epica⁸ se construit à 40 km de la station Concordia. Au début des années 2000, le premier projet Epica avait abouti à un carottage de 3 270 m dans le glacier antarctique, à seulement 5 m du socle rocheux. Un record. « C’est la plus longue séquence temporelle de l’évolution du climat et de la composition de l’atmosphère jamais obtenue avec une carotte de glace, rappelle Jérôme Chappellaz. Nous sommes remontés 800 000 ans en arrière » !

Quelle est cette drôle de machine à remonter le temps ? Quand la neige se transforme en glace, de petites bulles se forment. Elles contiennent de l’atmosphère fossile. Cela permet de reconstituer la quantité de gaz carbonique et d’autres gaz à effet de serre, au cours du temps. « Grâce au premier forage Epica, il a été démontré que l’évolution du climat et celle de la quantité de gaz à effet de serre, dans l’atmosphère, varient ensemble depuis 800 000 ans. » Le forage a montré, dans le cadre des travaux du Giec⁹, que ces gaz jouent un rôle majeur dans l’évolution du climat. Quand leur concentration augmente dans l’atmosphère, le climat se réchauffe.

Une transition climatique majeure

Cette fois-ci, l’objectif est de remonter à 1,5 million d’années ! « Au-delà d’un million d’années, nous observons que le climat varie, tous les 40 000 ans, entre périodes chaudes et froides. Depuis un million d’années, ces variations se produisent tous les 100 000 ans. Nous ne connaissons pas encore l’origine de cette évolution majeure du système climatique, mais nous supposons que les gaz à effet de serre ont joué un rôle ».

Comment expliquer cette transition climatique majeure, il y a environ un million d’années ?  Elle pourrait être liée à l’évolution des gaz à effet de serre. Le carottage va permettre de reconstituer leur quantité dans l’atmosphère à ce moment-là. Ces recherches permettront aussi de préciser les interactions, aujourd’hui, entre les gaz à effet de serre et le climat. En outre, les projections du climat futur seront améliorées.

2 800 m de profondeur

Le site exact du forage Beyond Epica a été déterminé avec une très grande précision. Pour trouver le meilleur endroit, des mesures ont été réalisées pendant quatre ans, puis affinées cet hiver avec un nouveau radar fabriqué aux États-Unis. Les tentes de forage viennent d’être montées. La saison prochaine, une équipe installera le “casing”, un grand tube étanche de 100 m de profondeur, pour protéger l’environnement autour du forage. Celui-ci commencera durant l’hiver 2021. Pendant trois ans, les équipes se succéderont pour carotter jusqu’à 2 800 m de profondeur. Le précieux cylindre de glace mesurera 10 cm de diamètre. De son côté, une équipe australienne réalisera un autre forage pour comparer les données.

Ces études des glaces de l’Antarctique sont indispensables. Pour comprendre le climat et l’anticiper, il faut étudier la circulation océanique, la dynamique des calottes glaciaires… L’échelle de temps de ces processus s'établit en milliers d’années, or les observations météorologiques n’ont débuté qu’il y a environ 150 ans !

« Nous avons besoin des enregistrements des carottes de glace, des sédiments marins, des études des concrétions calcaires dans les grottes, insiste Jérôme Chappellaz. Toutes ces séries d’archives que la nature a créées ! »