Le changement climatique prévoit que le niveau de la mer augmentera à un rythme de plus en plus rapide. Certaines des nouvelles données d’altimétrie par satellite de la NASA suggèrent que cela se produit déjà. Il y a une multitude de voix qui crient aux planificateurs gouvernementaux pour se préparer à l’inondation des côtes vulnérables. Les petits États insulaires sont particulièrement en danger. La planification prospective serait certainement un geste judicieux. Si le niveau moyen de la mer augmente, disons qu’un mètre dans les 100-200 prochaines années, de nombreuses côtes seront inondées et que les ondes de tempête pousseront plus loin à l’intérieur des terres. La planification avancée a du sens.
Mais…
Il y en a un «mais» dans tout cela; nous devons savoir ce que le niveau de la mer, et surtout ce que l’élévation du niveau de la mer signifie vraiment. Pour que le niveau de la mer augmente à l’échelle mondiale, il faut augmenter le volume des océans. Il est généralement entendu que cela est accompli de deux manières:
- La fonte des calottes glaciaires fournit de l’eau supplémentaire aux océans, et
- Les masses d’eau océaniques se dilatent en raison d’une augmentation de la température (c’est ce qu’on steric appelle l’effet stérique ou thermostérique).
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D’un point de vue purement psychologique, il est raisonnable de supposer que le niveau de la mer est le même partout et si le niveau de la mer augmente ou tombe, alors ce sera la même montée ou la même chute partout. Eh bien devinez quoi ! Ce n’est pas le cas.
- 1 Le niveau de la mer n’est pas le même partout, et
- 2 Les élévations du niveau de la mer (ou les chutes) seront différentes sur différentes régions de la terre. En d’autres termes, une augmentation d’un mètre du niveau moyen mondial de la mer ne signifie PAS que chaque littoral connaîtra une augmentation d’un mètre. Certains peuvent connaître une chute du niveau de la mer, d’autres sans changement du tout. Cela semble contre-intuitif. Néanmoins, il y a des raisons scientifiques solides à cela.
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Ce billet examine certaines des complications que les scientifiques doivent prendre en compte lorsqu’ils tentent de prédire l’élévation du niveau de la mer qui est une conséquence du changement climatique. D’un point de vue purement scientifique, ces complications rendent les problèmes plus difficiles et plus intrigants.
Le niveau de la mer n’est pas le même partout
Nous savons que les océans Atlantique et Pacifique ont des niveaux de mer moyens différents. Ce fait est bien illustré en Amérique centrale où il y a une différence de 20cm entre les deux océans à chaque extrémité du canal de Panama. C’est l’une des raisons pour lesquelles des écluses sont nécessaires le long du canal, en partie pour faire face à différentes marées, mais aussi la différence de niveau de la mer.
Cependant…
Même dans un océan particulier, comme le Pacifique, il existe d’importantes différences régionales dans le niveau de la mer. Le coupable est la gravité.
La pomme de Newton
Les effets de la gravité ne sont pas les mêmes partout. La gravité en tant que force (qui vous empêche de rebondir dans l’espace) dépend en grande partie de la densité et de la distribution de matériaux comme la roche et l’eau (c’est-à-dire la roche de haute densité par rapport à la roche basse, les montagnes contre les vallées) et de la rotation de la terre.
La densité rocheuse varie considérablement d’un endroit à l’autre. Pumice flotte. Le basalte (une roche volcanique gris foncé) est plus dense que le granit car le basalte contient beaucoup de minéraux ferreux. De même, la glace est moins dense que l’eau (icebergs, cubes dans votre G&T). Les scientifiques de la Terre ont maintenant de très bonnes cartes qui montrent les variations régionales et mondiales des types de roches et de la gravité.
Les masses d’eau comme les océans répondent aux changements de gravité. Une région qui a de fortes forces de gravité aura tendance à tirer l’eau vers elle. Par conséquent, comme la gravité varie à travers le monde, le niveau de la mer aussi. En fait, la différence maximale dans le niveau moyen de la mer à travers les océans est de plus de 100m! Cette différence de hauteur est au-delà de toute différence dans la plage de marée et d’autres événements brefs comme les ondes de tempête des ouragans et des cyclones tropicaux.
En d’autres termes, si vous deviez créer un modèle 3D de niveau de la mer, cela ressemblerait à un joli globe grumeleux. Les régions élevées de la surface grumelle correspondent à une gravité élevée (ou potentiel de gravité) et les régions inférieures (comme des vallées) à un potentiel de gravité faible. Pour notre discussion, le point important est que la carte 3D du niveau moyen de la mer a prononcé des bosses et des creux.
Lorsqu’une calotte glaciaire se développe, comme l’Antarctique (plus de 4km d’épaisseur en lieu) ou le Groenland (jusqu’à 3,2km d’épaisseur), l’épaisseur supplémentaire de la glace (sur la masse terrestre rocheuse) change le signal de gravité – la force gravitationnelle totale augmente, ce qui entraîne l’enfoncement de la masse d’eau adjacente vers elle. Les niveaux de mer adjacents à la calotte glaciaire auront tendance à être plus élevés que ceux plus éloignés. L’effet inverse se produit lorsque la calotte glaciaire fond, ajoutant au volume total de l’océan; la gravité est suffisamment réduite pour entraîner une baisse du niveau de la mer autour de la masse terrestre.
Une interview du magazine Harvard avec le professeur Jerry Mitrovica, géophysicien, explique en outre comment ce phénomène peut avoir des implications de grande portée pour l’élévation du niveau de la mer dans des endroits très éloignés de la fonte des calottes glaciaires.
Par exemple, Mitrovica prédit que si seulement la calotte glaciaire du Groenland devait fondre, le niveau de la mer autour de la côte écossaise tomberait probablement; ceux autour d’une grande partie de l’Australie augmenteraient probablement. Mais si l’Antarctique a fondu et que le Groenland ne l’a pas fait, alors une image différente de
Le niveau de la mer émergerait. Donc, non seulement l’élévation du niveau de la mer dépend de la fonte des calottes glaciaires, mais elles dépendent également de la fonte des calottes glaciaires en premier. Les deux processus (changement de gravité et changement de volume océanique) agissent en même temps. Ces implications sont particulièrement pertinentes pour les cartes à risque d’inondation des côtes.
Pour compliquer davantage les choses…
Nous pensons normalement que les roches sont dures et fragiles – frappez-les avec un marteau et les étincelles volent. La croûte terrestre est composée de nombreuses sortes de roches (et de sédiments plus d’eau). Cependant, à l’échelle régionale (comme l’échelle de continents entiers), la croûte peut également agir «élastiquement».
Si une charge importante est placée sur la surface de la terre (comme 4 km de glace), la surface est enfoncée sous la charge. C’est exactement ce qui s’est passé sous l’Antarctique et le Groenland, et cela s’est également produit avec des calottes glaciaires qui sont venues et sont allées dans le passé. Une façon facile de penser à cela pour prendre un oreiller rempli de mousse et placer un livre lourd ou du rocher sur le dessus. La surface supérieure est enfoncée et les côtés s’étalent un peu. Enlevez la charge et l’oreiller rebondit (vous pouvez également le faire avec un ballon).
Cela se produit également lorsqu’une calotte glaciaire fond. Non seulement la masse terrestre (croûte) sous la calotte glaciaire rebondit, mais la croûte aussi au-delà des limites d’origine de la calotte glaciaire. Ainsi, le niveau de la mer par rapport à la surface terrestre semble devenir plus faible, ce qui entraîne le déplacement du rivage vers la mer.
Ce rebond de la surface de la terre (le terme scientifique est le rebond isostatique) a également un effet sur la gravité car la masse rocheuse et la glace/eau sont redistribuées.
Un exemple de la dernière glaciation illustre bien ces points. Au cours de la dernière glaciation (à partir d’il y a 110.000 ans), la majeure partie du Canada et certaines parties du nord des États-Unis étaient couverts par la calotte glaciaire de Laurentide.
La calotte glaciaire a commencé à fondre il y a environ 19000 ans et a finalement quitté la région de la baie d’Hudson il y a environ 8000 à 9000 ans. La masse terrestre dans la région de la baie d’Hudson a commencé à augmenter, d’abord à un incroyable 9-10m par 100 ans, ralentissant au rythme actuel d’environ 1m par 100 ans.
Il y a des centaines de crêtes de gravier sur cette pente de l’île. Chaque crête s’est formée comme une géométrie de plage des bermes approximativement parallèles au rivage moderne. Le soulèvement isostatique, ou le rebond de la masse terrestre de l’île lors de la déglaciation de la calotte glaciaire de Laurentide a laissé les crêtes échouées bien au-dessus du niveau de la mer moderne.
Les îles Belcher, dans l’est de la baie d’Hudson, contiennent des plages fantastiques, comme un vol d’escaliers, qui ont été déposées alors que la masse terrestre de l’île rebondissait rapidement. Il y a plusieurs années, j’ai passé deux étés sur les îles (environ 5 mois en tout) à faire de la recherche pour mon doctorat (sur les roches sédimentaires précambriennes). En parcourant les îles, je ne pouvais m’empêcher d’être intrigué par les preuves abondantes de la glaciation passée et de l’élévation subséquente des îles. Les aînés inuits locaux pouvaient se souvenir de certaines entrées portuaires qu’ils pouvaient prendre leurs bateaux à travers des décennies plus tôt, que maintenant on peut traverser. Les changements sont palpables et se produisent dans des vies.
L’eau se dilate lorsqu’elle est réchauffée (l’effet stérique)
Là encore, la physique derrière ce phénomène est bien connue. L’eau se dilate à mesure qu’elle est réchauffée. L’expansion de l’eau augmente son volume, ce qui contribue à l’élévation du niveau de la mer. Cependant, les océans ne se dilatent pas uniformément; les masses d’eau de l’océan sont généralement superposées en fonction de la température, et les eaux plus profondes prendront certainement plus de temps que les eaux de surface pour chauffer. L’une des complications de ce processus se produit lorsque les calottes glaciaires fondent; l’eau froide est ajoutée aux océans de sorte qu’il peut n’y avoir aucune expansion ou l’expansion est retardée. Ainsi, toutes les masses d’eau de l’océan ne se dilateront pas au même rythme (rappelez-vous que la densité maximale de l’eau est à environ 4 oC). Par conséquent, la vitesse à laquelle l’expansion des océans a lieu variera non seulement géographiquement, mais aussi avec la profondeur.
Que faire de tout cela ?
- Le niveau de la mer n’est pas uniforme à l’échelle mondiale. Un modèle 3D de la terre au niveau de la mer contiendrait des bosses et des creux importants où le relief à la surface peut être supérieur à 100m.
- L’élévation du niveau de la mer, qui est un résultat assez important du changement climatique (avec des implications sociales et géopolitiques évidentes), ne s’élèvera pas uniformément partout. Dans certains endroits, le niveau de la mer peut même tomber.
- Les taux de variation du niveau de la mer le long d’une côte particulière dépendront également de la calotte glaciaire qui s’effondre en premier.
- L’expansion thermique de l’eau ne sera pas uniforme et peut même être retardée à côté des calottes glaciaires elles-mêmes.
- Au fur et à mesure que les calottes glaciaires fondent, la terre en dessous rebondira – probablement à un rythme alarmant.
- Les risques potentiels liés à l’élévation du niveau de la mer le long d’une partie particulière de la côte ne peuvent pas être supposés être les mêmes que tous les autres tronçons de la côte.
- La société doit se préparer à changer le niveau de la mer. Cependant, si nous voulons éviter les erreurs coûteuses, les gouvernements, les planificateurs et ceux qui évaluent le risque doivent impliquer le type d’expertise scientifique capable d’analyser ce qui est susceptible de se produire, plutôt que de fonder les décisions sur des hypothèses incorrectes.
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Voici un article sur Comment lire une courbe de niveau de la mer
Une réponse
DILATATION DES MERS : Rien ne sert de l’évoquer sans rien quantifier, pas même un ordre de grandeur dans un article de près de 150 lignes — PAR CONTRE : « La dilatation des océans due à l’échauffement des eaux a probablement été de 0,6 à 0,8 mm/an depuis 1971(GIEC WG1AR5) » ( https://www.laquestionclimatique.org/fonteglaces.htm )