Flux de glace et glaciers émissaires : les artères des calottes polaires
Si les calottes polaires de l'Antarctique et du Groenland étaient des masses de glace rigides et statiques, leurs effets sur le niveau des mers ne dépendraient que de la fonte de surface. Mais la réalité est plus dynamique et plus complexe : ces calottes se déchargent continuellement vers la mer par des structures qui fonctionnent comme des fleuves de glace — rapides, canalisés, et capables de transporter des volumes colossaux de glace depuis l'intérieur vers les marges côtières. Ces structures s'appellent les flux de glace (ice streams) et les glaciers émissaires (outlet glaciers), et leur comportement est au cœur des incertitudes actuelles sur la montée du niveau des mers.
La découverte que ces flux de glace pouvaient s'accélérer brutalement — voire doubler ou tripler de vitesse en quelques années — a changé les projections du GIEC au cours des dernières décennies. Explorer la carte des glaciers et calottes permet de visualiser la géographie des grands systèmes de drainage glaciaire polaire.
Définitions et distinctions
Un flux de glace est une zone de la calotte où la glace s'écoule significativement plus vite que la glace environnante, sans être nécessairement confiné par des parois rocheuses. Les flux de glace de l'Antarctique Ouest — comme Pine Island ou Thwaites — s'écoulent à travers des plaines de socle rocheux relativement plat, séparés des zones plus lentes par des marges de cisaillement (shear margins) où la vitesse de déformation est très élevée.
Un glacier émissaire est un glacier qui se déverse depuis une calotte ou un champ de glace à travers une vallée ou une dépression vers la mer ou une plaine périphérique. En Groenland, les glaciers émissaires comme le Sermeq Kujalleq (Jakobshavn Isbrae), le Kangerlussuaq et l'Helheim transportent chacun plusieurs dizaines de milliards de tonnes de glace par an vers l'Atlantique Nord. Ces glaciers coulent dans des fjords profonds dont la topographie sous-marine conditionne en partie leur comportement dynamique.
Les flux de glace de l'Antarctique occidental
L'Antarctique Ouest est la région qui suscite le plus d'inquiétude dans la communauté glaciologique. Contrairement à l'Antarctique Est, dont le soubassement rocheux est majoritairement au-dessus du niveau de la mer, la roche sous l'Antarctique Ouest est en grande partie nettement en dessous du niveau de la mer — parfois à plus de 2 000 mètres de profondeur. Cette configuration, appelée instabilité marine de la calotte glaciaire (Marine Ice Sheet Instability), signifie que si le front d'un glacier recule au-delà d'un certain point, il peut s'engager dans une retraite irréversible car chaque position plus en retrait exposerait une plus grande surface de glace à l'eau chaude.
Le glacier Thwaites dans la mer d'Amundsen est au centre de cette préoccupation. Il s'écoule à environ 4 kilomètres par an et alimente une plateforme glaciaire flottante fragile. Une campagne de mesures sous la plateforme conduite en 2019 a révélé une cavité sous-marine d'environ 40 km² creusée par des eaux relativement chaudes circulant sous la glace. La fonte basale se produit à plusieurs dizaines de mètres par an dans les zones les plus exposées à ces intrusions d'eau chaude.
Les glaciers émissaires du Groenland
Le Groenland est une calotte émissaire dans le sens complet du terme : pratiquement toute sa masse est drainée vers la mer par une série de glaciers émissaires canalisés dans les fjords qui découpent ses côtes. On dénombre environ 200 glaciers émissaires significatifs au Groenland, mais une vingtaine concentrent la grande majorité de la masse déchargée.
Le Sermeq Kujalleq (Jakobshavn Isbrae) dans la baie de Disko est le glacier groenlandais qui a le plus retenu l'attention. Il s'écoule à des vitesses qui ont atteint par moments plus de 40 mètres par jour — soit environ 15 kilomètres par an. Ces vitesses exceptionnelles sont liées à la présence d'eau atlantique relativement chaude qui pénètre dans le fjord, fond la face basale et sous-marine du glacier, et lubrifie son glissement. Des études de reconstruction de l'histoire du glacier montrent qu'il transportait déjà d'importants icebergs depuis au moins mille ans, mais que son accélération depuis les années 1990 est sans précédent dans l'enregistrement instrumental.
La dynamique des plateformes glaciaires flottantes
Les flux de glace et glaciers émissaires de l'Antarctique déchargent souvent leur glace non pas directement dans la mer mais dans des plateformes glaciaires flottantes — des ice shelves — qui constituent comme un bouchon ralentissant l'écoulement en amont. La pression de la banquise flottante contre les parois du fjord ou contre les hauts-fonds sous-marins crée un effet d'arc-boutant (buttressing) qui s'oppose à l'accélération des glaciers en amont.
Lorsqu'une plateforme flottante se fragmente ou fond rapidement, cet effet est réduit et les glaciers en amont s'accélèrent. La désintégration de la plateforme Larsen B en 2002 — qui avait mis environ 10 000 ans à se former — en quelques semaines sous l'effet de températures exceptionnellement chaudes a provoqué une accélération spectaculaire de plusieurs glaciers tributaires de la péninsule Antarctique. Ces glaciers ont coulé plusieurs fois plus vite après la disparition de leur plateforme, se vidant en direction de la mer.
Surveillance et modélisation
La surveillance des flux de glace et glaciers émissaires repose principalement sur la télédétection satellitaire. Les satellites radar à synthèse d'ouverture (SAR) permettent de mesurer les vitesses d'écoulement de surface par interférométrie ou par suivi de marqueurs naturels. Des missions comme CryoSat-2 et ICESat-2 mesurent l'élévation de surface avec une précision centimétrique, permettant de détecter les variations d'épaisseur.
Ces données alimentent des modèles d'écoulement glaciaire qui tentent de prédire les réponses futures des calottes au réchauffement. L'une des principales incertitudes reste le comportement des zones de contact entre la glace posée sur le fond et la glace flottante — la grounding line — dont la migration vers l'intérieur est le principal signal d'une déstabilisation en cours. Comprendre et surveiller cette ligne est une priorité absolue pour les prochaines décennies.