Une nouvelle étude mondiale révèle que les glaciers de montagne, qui créent leur propre microclimat froid pour ralentir leur fonte, perdront cette capacité de protection d'ici le milieu du siècle. Ce phénomène, appelé « recouplage » thermique, accélérera leur disparition face au réchauffement climatique.
La recherche, publiée dans Nature Climate Change, s'appuie sur des données provenant de 350 stations météorologiques installées sur 62 glaciers à travers le monde. Les scientifiques ont découvert que si l'effet de refroidissement des glaciers atteindra son apogée dans les années 2030, leur recul rapide diminuera ensuite cet avantage, les rendant plus vulnérables à la hausse des températures atmosphériques.
Points Clés
- Les glaciers créent une couche d'air froid à leur surface, ce qui les isole partiellement du réchauffement ambiant.
- Cet effet de refroidissement protecteur culminera entre les années 2020 et 2040.
- Après le milieu du siècle, le recul des glaciers réduira cet effet, les exposant directement au réchauffement atmosphérique.
- Ce phénomène non linéaire pourrait entraîner une sous-estimation de la vitesse de fonte dans les modèles climatiques actuels.
- D'ici 2100, entre 68 % et 84 % des glaciers de montagne étudiés pourraient disparaître, selon les scénarios d'émissions.
Le mécanisme de refroidissement des glaciers
Les glaciers de montagne ne sont pas de simples victimes passives du réchauffement climatique. Ils interagissent activement avec l'atmosphère locale en générant une couche d'air froid juste au-dessus de leur surface. Ce phénomène est principalement dû aux vents catabatiques, des courants d'air froid et dense qui descendent le long des pentes glacées.
Cette couche d'air agit comme un bouclier thermique, créant un microclimat où la température est plus basse que celle de l'air environnant à la même altitude. Les scientifiques appellent cela le « découplage thermique », car la température à la surface du glacier (TaGla) n'augmente pas au même rythme que la température ambiante (TaAmb).
Un effet tampon mesurable
L'étude a analysé 3,7 millions d'heures de données. Les résultats montrent qu'en moyenne, pour chaque augmentation de 1 °C de la température ambiante, la température au-dessus du glacier n'augmente que de 0,83 °C. Le refroidissement moyen observé est de -1,63 °C par rapport à l'environnement non glaciaire.
Ce mécanisme de refroidissement naturel a jusqu'à présent permis de modérer l'impact de la hausse des températures mondiales sur la fonte des glaces. Cependant, cette protection n'est pas permanente et sa durabilité dépend directement de la taille et de la santé du glacier lui-même.
Les facteurs qui influencent le découplage
La capacité d'un glacier à refroidir son environnement local dépend d'un équilibre complexe de plusieurs facteurs. L'étude a identifié les principaux moteurs de ce phénomène.
Ce qui renforce le refroidissement :
- La longueur du glacier : Les grands glaciers avec de longues pentes favorisent la formation de vents catabatiques puissants, renforçant ainsi l'effet de refroidissement.
- L'humidité ambiante : Un air plus humide semble favoriser un découplage plus important, bien que les mécanismes exacts fassent encore l'objet de recherches.
- La température ambiante : Paradoxalement, des températures ambiantes plus élevées augmentent le contraste thermique avec la surface de glace à 0 °C, ce qui peut initialement intensifier les vents catabatiques et le refroidissement.
Ce qui affaiblit le refroidissement :
- La couverture de débris : Les roches et sédiments à la surface d'un glacier absorbent la chaleur du soleil, annulant l'effet de refroidissement et réchauffant l'air local.
- Les vents régionaux : Des vents synoptiques forts peuvent perturber et éroder la fine couche d'air froid protectrice formée au-dessus du glacier.
- La taille réduite du glacier : Sur les petits glaciers, les vents chauds ascendants de la vallée peuvent plus facilement dominer les faibles vents catabatiques, reconnectant la surface du glacier à l'air ambiant plus chaud.
Une analyse à l'échelle mondiale
Pour passer des observations locales à une estimation globale, les chercheurs ont développé un modèle statistique. Ils l'ont appliqué à 186 792 glaciers de montagne répertoriés dans l'inventaire Randolph Glacier Inventory (RGI). Cette approche a permis de cartographier pour la première fois la variabilité du découplage thermique à travers le monde, révélant des différences régionales significatives, notamment en Asie de haute montagne où les conditions varient fortement entre les versants humides et les plateaux secs.
Un pic de refroidissement suivi d'un déclin rapide
L'une des conclusions les plus importantes de l'étude concerne l'évolution future de cet effet protecteur. En utilisant des projections climatiques (scénarios SSP 2-4.5 et SSP 5-8.5), les chercheurs ont modélisé l'avenir du refroidissement glaciaire jusqu'à la fin du siècle.
Les résultats indiquent une trajectoire non linéaire. Dans un premier temps, le réchauffement climatique va intensifier le contraste thermique et donc le découplage. La capacité de refroidissement maximale des glaciers de montagne sera atteinte entre la fin des années 2020 et la fin des années 2040 pour la plupart des régions du globe.
« Cette découverte suggère que la fonte des glaciers pendant la saison d'ablation pourrait être partiellement atténuée par la présence d'une forte couche limite glaciaire jusqu'au milieu du siècle », expliquent les auteurs de l'étude.
Cependant, cette phase sera de courte durée. Le recul généralisé des glaciers, qui perdent en superficie et en longueur, finira par affaiblir leur capacité à générer des vents catabatiques efficaces. La couche d'air froid protectrice s'amincira et disparaîtra progressivement.
Ce processus, appelé « recouplage », signifie que la température à la surface des glaciers restants deviendra de plus en plus liée à celle de l'atmosphère environnante. Les glaciers « sentiront » alors pleinement les fluctuations du réchauffement climatique, ce qui augmentera leur sensibilité et accélérera leur fonte dans la seconde moitié du XXIe siècle.
Implications pour l'avenir des ressources en eau
Cette dynamique de découplage puis de recouplage a des conséquences majeures pour la modélisation de l'avenir des glaciers et des ressources en eau qui en dépendent. De nombreux modèles actuels supposent une réponse linéaire des glaciers au réchauffement, en appliquant des corrections de température constantes.
L'étude montre que cette approche pourrait sous-estimer la fonte future. En perdant leur microclimat protecteur, les glaciers deviendront plus vulnérables que prévu. Ce retournement de situation pourrait survenir plus rapidement dans le cadre d'un scénario d'émissions élevées (SSP 5-8.5), où le recul des glaciers est plus rapide, menant à un recouplage thermique plus précoce et plus brutal.
À la fin du siècle, les glaciers de montagne qui auront survécu seront presque entièrement couplés à l'atmosphère. Leur température de surface suivra de très près celle de l'air ambiant, avec un refroidissement moyen réduit à seulement -0,31 °C dans le scénario modéré et -0,17 °C dans le scénario pessimiste.
Cette recherche souligne la complexité des interactions entre la cryosphère et le climat. Elle met en évidence un mécanisme de rétroaction crucial qui doit être intégré dans les futurs modèles pour prédire avec plus de précision l'avenir des châteaux d'eau du monde et l'élévation du niveau de la mer.
