4. Climat et environnement

Article de Claude Lorius, le 9 fév, 2009

1ère partie

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CLIMAT ET ENVIRONNEMENT : 50 ANS D’AVENTURE ET DE RECHERCHE EN ANTARTIQUE 

« C’est le goût de l’aventure humaine dans les glaces qui m’a attiré en Antarctique, il y a 50 ans. La passion pour la recherche viendra après les premières découvertes des secrets qu’elles délivrent ».
Une formidable occasion pour Claude Lorius, glaciologue grenoblois, mondialement connu et reconnu – 1er français à recevoir le prix Blue Planet* – de remonter dans le temps pour reconstruire les climats et l’environnement du passé à partir de forages.

Une recherche qui a mobilisé toute sa vie et l’a mené au cœur de l’un des plus grands défis de notre société : le réchauffement climatique, et, d’une façon plus générale, au constat de la dégradation de l’environnement planétaire.

Le cheminement issu des campagnes, travaux et réflexions menés sur les glaces polaires comporte trois aspects : le climat d’hier à demain, l’environnement planétaire, l’Homme et l’Anthropocène. L’Anthropocène étant une ère nouvelle où l’Homme est responsable de la dégradation de son propre environnement et donc des conditions de vie de nos sociétés. Ces deux derniers points feront l’objet d’un deuxième article, clôturant ainsi l’acte II de notre dossier « Le développement durable, vous y croyez ? » ouvert sur l’environnement.

Cet article de vulgarisation scientifique entrelacé de récits, d’émotion et d’interpellation, traduit l’enthousiasme d’un homme, qui bien que pessimiste sur la capacité de l’individu à pouvoir agir pour la cause commune, continue inlassablement, à 77 ans, sa route pour informer et alerter.

Claude Lorius, par ses nombreux travaux de recherche sur la glace, a remis à la science et à l’homme une clef de lecture indiscutable de l’évolution climatique à travers le temps : le lien entre CO2 et climat.

Climat d’hier à demain.

Glaces et climat ont un destin commun.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Couvrant des dizaines de millions de km², la planète blanche est à la fois un témoin et un acteur de l’évolution du climat. Un témoin puisque les glaces s’étendent en climat froid et régressent en climat chaud. Un acteur, car lorsque leur surface augmente ou diminue, elles vont renvoyer vers l’espace une part plus ou moins grande de l’énergie reçue du soleil, faisant baisser les températures ou vice-versa en période chaude. L’étendue des glaces traduit et amplifie ainsi l’évolution du climat ; un lien plus ou moins accentué selon leur fragilité qui dépend de leur épaisseur. A cause de sa fragile banquise, le réchauffement en Arctique est deux à trois fois plus élevé qu’ailleurs et préfigure en fait notre climat de demain.

L’histoire prisonnière des glaces polaires.

Les glaces contiennent des archives uniques sur l’histoire du climat et de notre atmosphère. La glace est de l’eau (H2O) solide et l’analyse des isotopes qui la constituent est un indicateur de la température à laquelle elle s’est formée. Par filtration on recueille les poussières minuscules qui se déposent avec la neige ; elles ont une origine naturelle, (poussières continentales, sels marins, éruptions volcaniques…) ou liée à la pollution (plomb, poussières radioactives…) dont on peut ainsi mesurer l’ampleur. S’il existe d’autres archives sur le climat ou la pollution, les glaces contiennent un trésor unique avec les bulles d’air qu’elles ont emprisonnées : ce sont les seuls témoins de la composition de notre atmosphère et leur analyse va « révolutionner » notre compréhension de l’évolution du climat de la Terre.

Pour dater la glace on utilise différentes approches : couches saisonnières visibles et isotopiquement marquées, niveaux repères indiqués par les retombées des tests nucléaires et les éruptions volcaniques connues. Au delà des millénaires on utilise des modèles. Accumulation de la neige, épaisseur de la calotte, températures en profondeur et  vitesse de déplacement en surface, donnent une base chronologique le long du carottage. Ces données sont ensuite ajustées en comparant l’évolution du climat provenant des glaces à celles datées dans d’autres milieux (par exemple dans les sédiments marins) et aux courbes d’insolation calculées avec précision par les astronomes. Si l’incertitude aux grandes profondeurs est de quelques milliers d’années, la comparaison de l’évolution du climat avec la teneur en gaz à effet de serre effectuée sur les mêmes échantillons de glace, elle, est très précise.

En route vers la « Terra incognita ».

Pendant l’Année Géophysique Internationale, 12 pays, dont la France, conjuguèrent leurs efforts pour étudier le dernier continent encore pratiquement vierge : l’Antarctique. 48 stations dont 4 sur l’inlandsis (calotte polaire) y furent implantées. L’objectif était d’étudier le champ magnétique et les aurores polaires au moment où furent lancés les premiers satellites dans l’espace ; climatologie, glaciologie – une science toute nouvelle – et raids d’exploration furent au programme.

« J’hivernerai en 1957 avec deux compagnons à la station Charcot, dans un abri de 25 m2,  enfoui sous la neige, à 2400 mètres d’altitude où la température moyenne est de -40°C.
A l’horizon le désert blanc, et pendant des mois, nous n’aurons aucun moyen de communiquer avec la base côtière et nos lointaines familles. Mes recherches portaient sur « le bilan radiatif » en vue de comprendre pourquoi l’Antarctique est un continent aussi froid. Cet hivernage sera pour moi une belle aventure physique et humaine. Après un temps de réadaptation à la civilisation et aux virus que contiennent nos atmosphères, je savais que j’y retournerais ».

« En 1959, après un an passé en France, je suis reparti dans le grand Sud pour participer à un raid d’exploration organisé par les Américains en Terre de Victoria qui jouxte à l’Est la Terre Adélie. Avec six Américains et un Néo-zélandais nous parcourrons 2500 kilomètres en 4 mois avec des véhicules chenillés, ouvrant ainsi une nouvelle trace dans la découverte de l’inlandsis. Les ennuis et les surprises ne manqueront pas : accès au plateau difficile au milieu des crevasses, problèmes mécaniques, froid et blizzard, mais aussi découverte d’une chaîne de montagnes avec le mont Lorius qui figure dans l’atlas américain ».

La découverte des archives, des décennies au millénaire.

« A la station Charcot, nous creuserons des puits de quelques mètres de profondeur pour observer la succession des neiges d’été et d’hiver. Une façon simple d’obtenir l’âge des couches récentes et des données sur les variations de l’accumulation. Dans les régions centrales où il tombe peu de neige on peut ainsi échantillonner, dans l’inconfort du froid pour nos mains et pieds, près d’un siècle d’archives.

Au cours des raids, des arrêts de quelques heures sous le vent des tracteurs suffisent pour les forages de 10 à 20 mètres de profondeur qui nous mènent plus avant dans le passé. Dans ces trous on observe une diminution progressive du cycle saisonnier des températures avec la profondeur ; un thermomètre placé au fond va ainsi nous donner la température moyenne annuelle des sites que nous découvrons. Des tirs sismiques livreront des épaisseurs de glace jusqu’à plus de 4000 mètres ».

Une trouvaille : le « thermomètre isotopique ».

A notre retour, la composition isotopique exprimée par les rapports de concentration O18/O16 ou D/H des échantillons obtenus lors de ces campagnes sera analysée.

La comparaison de ces rapports avec les températures relevées sur le terrain conduisent à une véritable découverte : la température au moment de la formation des précipitations a laissé une empreinte que les analyses vont décrypter. Une relation qui permettra de reconstruire le climat du passé à partir des glaces anciennes prélevées en profondeur.

« Les sites froids, à faible accumulation de neige, là où la glace est épaisse, se trouvent dans les régions centrales difficiles d’accès. C’est ici qu’il faudra aller pour obtenir de longues archives ; grâce au support logistique que nous avions trouvé notamment auprès des Américains, des Russes, en France ou en Europe. Dans le désert blanc de près de 5 millions de km2 sur lequel j’ai travaillé, des avions équipés de skis et des tracteurs chenillés ont été utilisés pour la reconnaissance des sites et la réalisation des forages ; des moyens lourds pour lesquels la collaboration internationale, fondée aussi sur l’amitié, était nécessaire ».

Les glaces de l’Antarctique : boule de cristal pour l’avenir.

« La qualité d’un site de forage dépend de plusieurs facteurs : chutes de neige et températures, altitudes et relief du socle, épaisseur de la glace et vitesse d’écoulement. Les sites froids, à faible accumulation, profonds et où l’écoulement de la glace est peu perturbé, se trouvent dans les régions centrales et donc difficiles d’accès. C’est dans ces sites qu’il faudra aller, là où un flocon de neige va mettre des centaines de milliers d’années avant de fondre en mer, pour extraire les longues archives sur l’histoire du climat. Lorsque l’on s’intéresse à un temps plus récent, le choix va vers des stations à plus fortes accumulations où se lit plus en détail l’environnement de notre siècle.

Après la reconnaissance des lieux, les carottages profonds furent effectuées dès 1977, d’abord au Dôme C (1974-1978), puis à Vostok (1984-1991) enfin à nouveau au Dôme C ».

Le forage au Dôme C ouvre les portes de la dernière glaciation.
« La couverture aérienne réalisée par les Anglais et les Américains, dans le cadre du Programme international de glaciologie antarctique, identifie le site d’un forage prometteur, à 3250 mètres d’altitude, lieu où l’épaisseur de la glace pouvait être proche de 3000 mètres ! Pendant deux campagnes nous essaierons sans succès d’atteindre ce point à partir de raids depuis la base côtière française Dumont d’Urville située à plus de 1100 kilomètres de là ; des échecs qui nous permettront cependant d’explorer de nouveaux territoires ».

« Pour effectuer les observations et les prélèvements sur le terrain, les Américains embarquent depuis Mac Murdo une petite équipe comprenant 4 Français, 1 Américain et 1 Russe, pourvue de tentes et de skidous. Après  une semaine d’acclimatation à la station du pôle Sud, nous débarquons en décembre 1974 au Dôme C où il fait -35° C  en plein été. En un peu plus de deux semaines, nous pourrons documenter l’accumulation de la neige (10 cm) et une vitesse d’écoulement de la glace inférieure à quelques mètres par an ; des caractéristiques favorables pour un forage.
La fin de la campagne sera difficile, marquée par les crashs successifs au décollage de deux avions C130 venus nous récupérer ; sur la surface chaotique des sastruggis, les fusées d’aide au décollage exploseront, détruisant ailes et skis. Après un dernier vol pour évaluer l’état des avions accidentés – que je vivais avec la peur au ventre – nous serons tous de retour sains et saufs à Mac Murdo avec des données qui confirmeront l’intérêt de ce site sur lequel nous n’espérions pas alors pouvoir revenir. Les Américains accompliront l’exploit de récupérer les deux avions accidentés. 

Trois ans après nos premiers pas au Dôme C, les Américains débarqueront des tonnes d’équipement avec notre équipe de 13 personnes comprenant foreurs et techniciens, chercheurs dont pour la première fois une femme, docteur et cuisinier.
Ce forage sera un succès, atteignant en deux mois 900 mètres de profondeur, le maximum possible sans utiliser de fluide permettant d’éviter la fermeture du trou et donc la perte du carottier. Au retour nous pourrons décrire la fin de la dernière glaciation qui a culminé il y a quelque 20 000 ans et l’entrée dans le climat plus chaud de l’Holocène que nous connaissons depuis 10 millénaires ».

Le forage de Vostok révèle 420 000 ans d’archives.
« Nous avons mis au point un matériel de forage en réalisant des carottages dans la glace côtière de Terre Adélie ou j’hivernais en 1965. Un soir d’été notre petite équipe de glaciologues s’est retrouvée dans la caravane qui lui servait d’abri, partageant un moment de détente arrosé par un whisky un peu tiède dans lequel nous avons – quel sacrilège – mis des morceaux de glace prélevés à une centaine de mètres de profondeur ; ils se sont mis à fondre et c’est en voyant éclater dans nos verres les bulles d’air libérées de leur pression qu’est venue l’intuition que ces gaz étaient peut-être des témoins de la composition de l’atmosphère du passé. Il faudra de nombreuses années à notre équipe pour valider cette idée.

J’avais longtemps rêvé d’aller à la base soviétique, au cœur de l’Antarctique. La « guerre froide » qui affecte les relations internationales n’empêche pas les rencontres et amitiés entre chercheurs de l’Antarctique et, le 31 décembre 1984, un C 130 de l’US Air Force emmène trois glaciologues français à la station Vostok où forent les Soviétiques. Dans des caves creusées dans la neige sont stockées des carottes remontées depuis des années. Cette collaboration se poursuivra dans le temps, donnant accès à des échantillons qui couvrent une échelle de temps allant jusqu’à 420 000 ans !

Sur ce site qui connaît de longs mois de nuit polaire on a mesuré jusqu’à -89°C. Dans cette base peu confortable, où l’on ne parle que le russe, il n’y a pas d’eau courante et avant la relève, les vivres sont rares. Mais nous avons ce qu’il faut dans les cantines amenées pour le retour des échantillons… et dans les petits abris enneigés nous passerons en soirées des moments très chaleureux avec ces hivernants qui ont quitté leur famille depuis bien plus d’un an. »

« Nous l’espérions ; l’étude de 2083 mètres de carottes révélera en 1984, 150 000 ans de l’histoire du climat et de la composition de notre atmosphère. Tout au long des chauds et froids qui marquent ce dernier grand cycle climatique naturel, nous mettons en évidence pour la première fois le lien entre climat et concentration des gaz à effet de serre dans l’atmosphère.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aux très grandes échelles de temps, avant la présence des humains, les variations naturelles du climat sont causées par la trajectoire de la Terre autour du soleil au cours de laquelle elle reçoit plus ou moins d’énergie selon sa position. Cette ballade de notre planète engendre de longues périodes froides et chaudes qui modifient la concentration des gaz à effet de serre dans l’atmosphère d’une manière telle que ces gaz amplifient à leur tour de façon importante les variations du climat. Une découverte, à laquelle Soviétiques et plus tard Américains seront associés, qui nous permet d’annoncer, il y a 20 ans déjà, le réchauffement climatique actuel engendré par les activités humaines riches en émissions de gaz à effet de serre ».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le forage atteindra en 1998 la profondeur de 3623 mètres où la glace a 420 000 ans d’âge. Les résultats sont une confirmation éclatante du lien entre climat et gaz à effet de serre et donnent une explication cohérente des grandes variations climatiques naturelles de notre Quaternaire. »

La différence de température moyenne sur le globe entre périodes glaciaires et chaudes est de 5°C, entraînant dans le passé, des variations de 120 mètres du niveau des mers, phénomène causé par l’extension ou la fusion des glaces continentales. Ce témoignage des glaces d’antan permettra d’expliquer notre réchauffement climatique actuel et d’évaluer celui du futur.
Ces données ont été récemment confirmées par le forage européen réalisé au Dôme C, où nous étions il y a 30 ans, et qui couvre 800 000 ans. 

Les derniers 1000 ans : CO2 et réchauffement climatique.

Pour en venir à nos jours, les données sur le dernier millénaire montrent que le réchauffement de près de 1°C observé depuis une centaine d’années provient pour l’essentiel du CO2 et d’autres gaz à effet de serre d’origine anthropique. Dans ce contexte que deviendra la planète blanche ?

Je souhaite ici vous sensibiliser à l’impact produit par ce réchauffement encore modéré sur les régions polaires qui inévitablement aura des conséquences à plus ou moins long terme. Mais surtout à la rapidité de la transformation qui ne laissera pas la possibilité à l’homme de s’adapter et qui mettra l’équilibre de la planète en danger.

L’exploitation des fonds marins sous la banquise.

Les images obtenues par satellites montrent le retrait marqué de la banquise en Arctique entre la fin des étés 1979 et 2005. De nouvelles voies de navigation s’ouvrent ainsi entre l’Atlantique et le Pacifique, intensifiant les transports commerciaux et l’accès à de nouvelles zones de pêche en mer. Ce retrait qui semble s’accentuer, facilitera l’exploitation des fonds marins qui contiennent des réserves importantes d’hydrocarbures et de gaz et suscite déjà des conflits d’intérêts entre les cinq pays riverains du pôle Nord. 

Les Inuits et la disparition des ours blancs.

La vulnérabilité de la banquise a des répercussions lourdes sur l’équilibre sociétal du peuple Inuits. La chasse aux phoques et aux ours, activité ancestrale de subsistance, devient difficile et dangereuse. La communication aussi se complique. Dans cette immensité de glace la banquise a tracé de véritables passerelles entre les différentes zones côtières sur lesquelles sont établies diverses communautés ; en fondant, ces bras de glace habituellement traversés par les traîneaux tirés par les chiens menacent la population de fragmentation, voire d’isolement. Le réchauffement est là, source d’un vrai changement culturel.

Figures emblématiques du grand nord, les ours ont aussi besoin d’une banquise stable pour accéder à leurs proies, les phoques, et assurer la vie de leur progéniture. Les 20 à 25 000 ours polaires sont ainsi placés sur la liste rouge des espèces menacées.

La planète a la fièvre…

La hausse de température attendue à la fin de ce siècle pourrait varier de 2 à plus de 6°C, un large écart dû aux incertitudes sur la connaissance du fonctionnement du système climatique et sur le choix des énergies du futur. Il est à propos de rappeler que, dans le passé, des variations moyennes de 5°C ont donné à la planète des visages complètement différents. Elle était couverte de blanc au cours de la dernière glaciation il y a 20 000 ans et elle pourrait, dans le futur, être couverte en partie par les eaux. Ces transitions climatiques prenaient place sur des millénaires ; pour le réchauffement attendu à l’échelle d’un siècle, le délai est trop court pour que nos sociétés les plus fragiles puissent s’y adapter.

… et la mer monte !

Neiges et glaces s’étendent sur d’immenses surfaces dans les régions polaires. Dans l’Arctique, bordée par une ceinture de continents, la banquise peu épaisse, formée par le gel de l’eau de mer sur 15 millions de km2 en hiver, reste bien présente en été, alors que dans l’océan austral largement ouvert, elle disparaît presque complètement en saison chaude. Aux deux pôles, d’immenses calottes glaciaires reposent sur le socle rocheux : le Groenland, (plus de 2 millions km2, soit quatre fois la France) et l’Antarctique dont l’étendue est comparable à celle de l’Europe. Si la fonte des banquises ne modifie pas le niveau des mers, il n’en est pas de même pour celle des glaciers et inlandsis : ces derniers contiennent de tels volumes de glace que leur disparition entraînerait une hausse du niveau des mers de plus de 70 mètres ; une catastrophe qui n’est pas pour demain heureusement !

Avec la fonte des glaces le niveau des mers pourrait augmenter de 10 centimètres à 1 mètre à la fin de ce siècle. Une estimation peu précise dont dépend notamment le devenir des inlandsis. Les premières traces importantes de fusion apparaissent sur le Groenland et leur extension visible par satellite fait craindre une hausse plus rapide que prévu. Beaucoup plus froid, l’Antarctique est moins vulnérable sauf dans la zone plus chaude de la péninsule Antarctique. Les menaces existent à très long terme, compte tenu des impressionnantes masses de glace, à moins que ne se manifestent des variations plus brutales liées à l’instabilité des glaciers dont la base se trouve parfois en dessous du niveau de la mer.

« La recherche n’a pas seulement pour finalité de trouver ni bien sûr de contempler ses succès. Elle apporte ici, sur le thème du réchauffement climatique, des éclairages sur l’un des grands  défis auquel doit faire face notre société. Elle est sensée parfois nourrir de belles promesses mais dans ce cas elle ne peut que tenter de convaincre de l’urgence de passer à l’action pour protéger notre planète, et tout d’abord l’Homme dont c’est le seul abri. Une urgence qui nous semble s’adresser à tous, du « décideur » au citoyen. C’est de la recherche, d’une espérance vers un monde « durable » que nous reviendrons dans le prochain article.

Portrait de Claude Lorius à découvrir dans le Who’s Alpes en cliquant ici

*Le « Prix Blue Planet 2008″, l’une des plus prestigieuses récompenses internationales dans le domaine de l’environnement, a été attribué à deux chercheurs reconnus pour leur expertise dans ce domaine : le glaciologue Claude Lorius, directeur de recherche émérite CNRS2, et le professeur brésilien José Goldemberg3. Premier français lauréat de cette récompense, Claude Lorius est distingué pour avoir, grâce à ses travaux, contribué à faire prendre conscience de l’influence des activités humaines sur l’environnement. Cette distinction lui été remise à Tokyo en novembre dernier.

Texte et photos : © MIRCO éditions – Claude Lorius. Ce texte ne peut être repris – partiellement ou totalement –  sans l’autorisation de l’auteur et de Dur’Alpes ; Claude Lorius : lorius.claude@neuf.fr

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