50 ans de fonte des glaciers reconstitués au Tien Shan (Asie centrale)

Laurent Longuevergne (Géosciences Rennes) est co-auteur d’un article paru en août 2015 dans la revue Nature Geoscience. Cet article, intitulé « Substantial glacier mass loss in the Tien Shan over the past 50 years », reconstitue et explique la fonte des glaciers du Tien Shan (Asie centrale) lors des 50 dernières années. Les populations de l'Asie centrale - Kazakhstan, Kirghizstan, Ouzbékistan et une partie du Nord-Ouest de la Chine - sont fortement tributaires de la neige et de la fonte des glaciers pour leur approvisionnement en eau. Or, des changements significatifs dans l'évolution des glaciers au sein de la principale chaîne de montagnes de cette région, au Tien Shan, ont été observés et mesurés au cours de la dernière décennie.
2 glaciers dans la chaîne du Chrebet Terskey, au Kyrgyzstan. Le rôle de la topographie sur la présence de la glace est frappant : les versants nord sont englacés, tandis que les versants sud sont libres de glace (Photo : D. Farinotti , GFZ / WSL)
Cependant, les reconstructions sur des échelles de temps plus longues (pluri-décennales) et la compréhension des mécanismes sous-jacents à ces variations, ne sont pas bien comprises. Cette combinaison de mécanismes est pourtant indispensable pour élaborer des modèles climatiques et obtenir des projections fiables pour l'avenir. Dans cet optique, les auteurs proposent trois ensembles d'approches indépendantes basées sur la gravimétrie par satellite, l'altimétrie laser, et la modélisation en glaciologie afin d'estimer la variation de la masse totale du glacier dans le Tien Shan. Les modèles ont également été validés par des données de variation de stock de glace mesurées in situ sur quelques glaciers. Les résultats des trois approches sont concordantes et permettent de reconstruire une série temporelle cohérente des changements de masse annuels pour les 50 dernières années, avec un niveau de résolution individualisé pour chaque glacier. On peut ainsi détecter et mesurer la variabilité spatiale et temporelle des changements de masse des glaciers au fil du temps. Cette combinaison originale d'approches permet également d'estimer l'ensemble de la diminution de la superficie des glaciers et de leur masse totale entre 1961 et 2012 : globalement, les glaciers du Tien Shan ont donc perdu en moyenne 5,4 milliards de tonnes de glace par an depuis les années 1960, et pendant cette période, leur surface s’est réduite d’environ 3000 kilomètres carrés. Les auteurs suggèrent que cette baisse spectaculaire est principalement attribuable à la fonte estivale, en lien avec l'effet combiné du réchauffement climatique général et de la variabilité régionale de la circulation au-dessus de l'Atlantique Nord et du Pacifique Nord. La compréhension de ces mécanismes est fondamentale : en effet, une température plus élevée contribue à la fois à augmenter la fonte et à réduire l’alimentation du glacier. A titre d'exemple, La mer d'Aral est un cas typique de la dépendance des populations à l'eau issue des glaciers. Et la situation est donc particulièrement préoccupante au regard de la croissance de la population locale combinée à la rétraction continue des glaciers, une conséquence attendue dans les prochaines décennies en raison du changement climatique. Ce constat est particulièrement préoccupant, notamment pour les glaciers dit "d'été", dont la période de précipitations et la période de fonte concordent. Les hivers au Tien Shan sont très secs, car la plupart des précipitations ont lieu en été. Une augmentation de température modifie à la fois la partition pluie/neige - i.e. l'alimentation du glacier - et augmente la fonte. Plus globalement, à l'échelle mondiale, on estime que plus d’un milliard de personnes, en particulier en Asie et en Amérique du Sud, sont tributaires pour plus de la moitié de leur eau potable, de la fonte annuelle de la neige et des glaciers. L'apport de la gravimétrie satellitaire Dans le cadre de cette étude, Laurent Longuevergne s'est particulièrement intéressé à l'apport des données du satellite gravimétrique GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment).
GRACE (vue d'artiste) - NASA, 2002
Cette mission satellite - lancée en 2002 - permet de mesurer, et de cartographier, les variations temporelles de gravité. Ces variations sont interprétées comme la redistribution des masses à la surface de la terre, et donc potentiellement celles des glaciers. Cependant, jusqu'à maintenant, deux raisons principales rendaient difficile l'extraction des variations de masse des glaciers : (1) d'une part, la taille des glaciers est réduite par rapport à l'intégration spatiale du satellite (~400 km) (2) d'autre part, les variations de stock de glace sont mélangées au sein du corpus global des données avec les variations de stock d'eau dans les systèmes hydrologiques associées aux glaciers. Une nouvelle méthodologie a donc été développée par Laurent et intégrée aux modèles numériques pour répondre à ces deux verrous méthodologiques. Par ailleurs, les incertitudes ont également été estimées dans leur globalité en utilisant un ensemble de 396 estimations : (i) avec 12 différentes stratégies de calcul des données GRACE, (ii) 11 schémas de surface pour s'affranchir de la contribution hydrologique aux données recueillies, (iii) 3 options pour la distribution spatiales des masses glaciaires. Au final, par rapport aux études précédentes, l'analyse minutieuse des données a permis d'estimer une fonte glaciaire en meilleur accord avec les évaluations altimétriques du satellite ICEsat (Ice, Cloud, and land Elevation Satellite) exploitées jusqu'alors et des modélisations glaciologiques "classiques".
Mesures glaciologiques sur le terrain sur un glacier de la chaîne du Jetim-Bel, au Kirghizstan. Les observations in situ sont systématiques : les relevés sont indispensables pour fournir des données de terrain 'réelles' qui peuvent être ensuite comparées avec les données satellitaires (Photo : D. Farinotti , GFZ / WSL)
Un lac reflète des glaciers couverts de neige fraîche dans le Teskey Ala-Too, au Kirghizistan. Pourtant, les apparences sont trompeuses : Les glaciers du Tien Shan perdent de leur masse à un rythme rapide (Photo : D. Farinotti , GFZ / WSL)
>>> Pour en savoir plus : Daniel Farinotti, Laurent Longuevergne, Geir Moholdt, Doris Duethmann, Thomas Mölg, Tobias Bolch, Sergiy Vorogushyn & Andreas Güntner. Substantial glacier mass loss in the Tien Shan over the past 50 years. Nature Geoscience (17 August 2015) DOI: 10.1038/ngeo2513 Contact OSUR : Laurent Longuevergne (Geosciences Rennes)