La calotte glaciaire groenlandaise et les calottes glaciaires boréales dans le système climatique global : études par la modélisation

[ Note: ceci est un duplicata de la note postée dans la rubrique "climat: glace-atmosphere-ocean ]



Les nombreux
enregistrements climatiques issus de la calotte groenlandaise montrent à quel
point son climat a changé au cours du dernier cycle glaciaire-interglaciaire,
et ce, de manière parfois très rapide. Au cours des périodes glaciaires, le
Groenland n’était d’ailleurs pas la seule calotte présentedans l’hémisphère
nord, puisque les calottes nord-américaine et finno-scandinave bordaient
ellesaussi l’Océan Arctique. En période glaciaire, les enregistrements
paléoclimatologiques provenant des archives marines, continentales et
glaciologiques montrent la présence d’événements climatiques abrupts impliquant
les calottes glaciaires et la banquise, l’océan et l’atmosphère. Par exemple,
les événements de Heinrich, qui sont des événements de débâcle massive
d’icebergs en provenance de la calotte Nord Américaine, ont été liés à des événements
climatiques majeurs en de nombreuses régions du globe. Pendant de tels événements, la circulation
thermohaline ralentit et la circulation atmosphérique est également affectée ;
Si l’océan et l’atmosphère répondent directement aux débâcles d’icebergs, les
modifications produites au sein de ces composantes pourraient également être à
l’origine des événements de Heinrich. En période interglaciaire, la calotte
groenlandaise n’a pas toujours conservé sa taille actuelle, comme en témoignent
les enregistrements. La possible fonte de la calotte groenlandaise liée au
réchauffement climatique prévu pour les prochains siècles représente également
une perturbation qui pourrait affecter le climat non seulement des régions
alentours, mais aussi des régions plus lointaines si les circulations océanique
et atmosphérique s’en trouvent affectées.


Notre objectif est de
mieux comprendre le rôle des différentes composantes du système climatique dans
les variations du climat arctique telles qu’enregistrées au Groenland et
ailleurs, en modélisant le système couplé calottes
glaciaires-atmosphère-océan-banquise. Les modèles utilisés peuvent également
être utilisés pour tester l’impact de l’augmentation des concentrations
atmosphériques en gaz à effet de serre, en particulier les seuils à partir
desquels leur impact sur la calotte groenlandaise est irréversible ou devient
tel qu’il se traduit aussi par des perturbations des circulations océanique et
atmosphérique. Pour cela, nous utilisons différents modèles océan-atmosphère
que nous avons couplés au modèle de calottes glaciaires GRISLI développé au
LGGE. Ceci nous permet d’étudier les variations climatiques impliquant ces
calottes glaciaires sur des échelles de temps très diverses, allant de
plusieurs cycles glaciaires-interglaciaires avec les modèles climatiques les
plus rapides (par ex. CLIMBER-2) à quelques centaines d’années (par ex. les
modèles de circulation générale couplés du CNRM et de l’IPSL). Notre expérience
avec CLIMBER-2 nous a permis de tester de nombreuses formulations du bilan de
masse des calottes, point crucial dans leur modélisation. Le couplage avec les
modèles de circulation générale de l’IPSL et du CNRM avec le modèle GRISLI dans
sa configuration « Groenland » est au stade de prototype développé
dans le cadre du projet européen COMBINE. A la fin de ce projet (octobre 2013),
de nombreux aspects dans le développement du couplage atmosphère-océan-calottes
glaciaires resteront à implémenter : schéma de neige à la surface des
calottes glaciaires, interactions océan-calottes glaciaires sous les « ice-shelves »,
débâcles d’icebergs simulées par les modèles de calottes à transmettre à
l’océan. Nous envisageons d’étudier chacun des aspects du couplage
climat-calottes boréales (groenlandaise dans un premier temps) en « coupant »
(i.e. en supprimant) ces rétroactions et en comparant les résultats ainsi
obtenus à ceux issus d’une version entièrement couplée. Le projet EMBRACE, qui
vise à étudier l’impact d’une possible fonte de la calotte groenlandaise, par
expériences de décharges de flux d’eau douce en bordure de calotte constitue
une étape importante dans cette étude. Les calculs de bilan de masse à la
surface de la calotte pourront par ailleurs être comparés à des approches plus
fines (autant de par la résolution que des processus représentés dans les
modèles) utilisant des modèles régionaux tels que le modèle MAR, qui est
utilisé pour la modélisation du climat dans la région du Groenland depuis
longtemps. Ce modèle est par ailleurs aussi en voie de couplage avec différents
modèles de la calotte groenlandaise (projet piloté par l’Université de Liège).


Ces développements nous
permettront à la fois une meilleure compréhension des climats passés mais
également d’inclure dans les prévisions des climats futurs le rôle de la
calotte glaciaire groenlandaise.





Chercheurs impliqués :


LSCE : Sylvie Charbit,
Christophe Dumas, Masa Kageyama, Didier Paillard, Gilles Ramstein, Didier M.
Roche, Didier Swingedouw


LGGE : Catherine Ritz, Hubert Gallée, Gerhard
Krinner


LOCEAN : Gurvan
Madec


Meteo-France :
David Salas-Mélia





Programmes de recherches en cours:


Projets Européens COMBINE et EMBRACE,
collaboration Univeristé de Liège (X. Fettweis)