Dossier : Climat   
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La montée du niveau des mers
Extrait de la Lettre du Changement global n°19 - Programme International Géosphère Biosphère (IGBP) - Programme Mondial de Recherches sur le Climat (WCRP) - Programme International «Dimensions Humaines» (IHDP) - Diversitas - Earth System Science Partnership (ESSP)



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L’enregistrement réalisé en continu depuis la dernière décennie sur l’ensemble des océans montre une augmentation régulière du niveau moyen des mers dont l’origine est actuellement attribuée au réchauffement climatique global. Régionalement cependant les océans montrent une évolution plus complexe, avec l’existence de zones où le niveau baisse.

 

La mer monte à cause du réchauffement climatique

Lors de la dernière glaciation, il y a environ 20 000 ans, le niveau de la mer était en moyenne 120 m plus bas qu’aujourd’hui. Avec la fonte des grandes calottes glaciaires qui recouvraient alors le nord de l’Amérique et de l’Europe, le niveau de la mer est remonté pendant plusieurs millénaires puis s’est stabilisé, entre -6 000 et -3 000 ans. Grâce à des observations géologiques et archéologiques, nous savons que depuis cette date le niveau moyen de la mer a peu varié (moins de 0.1 mm par an globalement).

 

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Figure 1 – Courbe d’évolution du niveau de la mer depuis 1993

 

Depuis la fin du 19e siècle, le niveau de la mer est mesuré par des marégraphes, instruments installés dans les ports et développés à l’origine pour surveiller les marées. L’analyse de ces enregistrements indique que depuis quelques décennies, la mer monte de façon significative, à une vitesse de l’ordre de 2 mm par an, soit 20 fois plus vite qu’au cours des derniers siècles. Cette hausse du niveau de la mer, d’environ 20 cm au total au cours du 20e siècle, est une des conséquences du réchauffement climatique observé depuis plusieurs décennies. L’origine de l’élévation de la température moyenne de la planète durant les dernières décennies semble aujourd’hui comprise et est attribuée à l’augmentation de la concentration dans l’atmosphère terrestre, des gaz dits à «effet de serre» (gaz carbonique principalement) suite à l’utilisation des énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz naturel) par les activités humaines.

Depuis le début des années 1990, les satellites altimétriques, en particulier Topex-Poseidon et Jason, surveillent en permanence les variations du niveau de la mer, avec une précision remarquable et une couverture globale. Ces nouvelles observations montrent qu’au cours des 12 dernières années, le niveau moyen global de la mer s’est élevé de près de 3 mm par an (figure 1), valeur significativement supérieure de celle mesurée par les marégraphes au cours du 20e siècle.

 

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Figure 2 – Carte de la distribution géographique des vitesses de variations du niveau de la mer

 

Mais cette vitesse d’élévation est loin d’être uniforme : dans certaines régions, la mer a monté plus vite que la moyenne (jusqu’à 20 mm/an), dans d’autres, elle a même baissé (figure 2) atteignant parfois une baisse de plus de 10 mm/an. Nous savons depuis peu (voir ci-dessous) que ces variations régionales des vitesses de variations du niveau de la mer sont causées par la distribution non uniforme du contenu thermique de l’océan, avec les régions plus chaudes coïncidant avec les régions de hausse du niveau de la mer et les régions plus froides coïncidant avec les régions de baisse de niveau. Grâce aux observations spatiales, on mesure en effet les variations du niveau de la mer sur tout le domaine océanique et non plus seulement le long des côtes comme le font les marégraphes.

 

L’océan se réchauffe et les glaces fondent…

Quels sont les phénomènes responsables des variations actuelles du niveau moyen global de la mer ? On peut les ranger en deux catégories :

  • les changements du volume des océans résultant de variations de la densité de l’eau de mer, elles-mêmes causées par des variations de la température de l’océan;

  • les changements du contenu en eau des océans (donc des masses d’eau) résultant d’échanges d’eau avec les autres réservoirs (atmosphère, réservoirs d’eaux continentales, glaciers de montagne, calottes polaires). Ces échanges d’eau avec l’atmosphère, se produisent par évaporation et précipitation. Les échanges avec les continents résultent de variations d’écoulement d’eau vers les océans via les réseaux hydrographiques. Enfin les modifications de la masse des glaciers de montagne et des calottes polaires (le Groenland et l’Antarctique) constituent une troisième source d’échanges d’eau avec les océans.

 

Quelle est la part respective de tous ces facteurs à la hausse observée du niveau de la mer ?

L’analyse récente de données de température de l’eau de mer collectées au cours des 50 dernières années, nous apprend que l’océan, tout comme l’atmosphère, s’est réchauffé de façon importante au cours des dernières décennies. La chaleur accumulée dans l’océan, jusqu’à des profondeurs de l’ordre de 1000 mètres, induit une dilatation thermique de la mer, ce qui fait monter son niveau. Les calculs montrent que le réchauffement de l’océan explique environ 25% de la hausse du niveau de la mer des 50 dernières années (0,4 des 1.8 mm/an observés).

Le réchauffement climatique est aussi responsable de la fonte des glaces continentales. La plupart des glaciers de montagne de la planète ont perdu une quantité considérable de leur volume au cours des dernières décennies. La fonte de ces glaciers est ainsi responsable de d’environ 0,5 mm/an de la hausse du niveau de la mer observée pour la période 1950-2000. Il n’existe hélas aucune estimation quantitative de la contribution des calottes polaires à la hausse du niveau de la mer des dernières décennies. Remarquant que la somme de l’expansion thermique de l’océan et la fonte des glaciers n’expliquent que ~ 1 mm/an sur les 1,8 mm/an observés, on peut alors proposer une fourchette pour la contribution des calottes polaires. Il faut toutefois mentionner une autre contribution potentielle : les changements des stocks d’eaux continentales liés à la variabilité climatique et aux activités humaines dont la valeur est hautement incertaine.

 

Qu’en est-il pour les années récentes ?

La contribution de la dilatation thermique de la mer (due au réchauffement de l’océan) a triplé au cours de la dernière décennie (~1,5 mm/an pour la période 1993-2005, soit une contribution de l’ordre de 50% à la hausse observée). La fonte des glaciers de montagne s’est aussi accélérée. Des observations récentes indiquent que leur contribution atteint 1 mm/an pour ces dernières années.

Alors que pour les dernières décennies, on ne dispose d’aucune observation fiable sur la contribution du Groenland et de l’Antarctique à la hausse du niveau de la mer, de nouvelles observations par satellites montrent une fonte importante des régions côtières du sud du Groenland. Le phénomène semble même s’accélérer, contribuant pour environ 0,2 mm/an à la hausse du niveau de la mer des années récentes. En revanche l’Antarctique n’a pour l’instant qu’une contribution négligeable. En effet, si on observe bien une fonte significative de l’Antarctique de l’Ouest, sur la partie Est du continent, la glace s’accumule à cause d’une augmentation des précipitations neigeuses (comme cela est d’ailleurs prévu dans le contexte d’un réchauffement climatique). Ainsi le bilan total indique, qu’au moins pour la dernière décennie, la hausse moyenne du niveau de la mer est assez bien expliquée par le réchauffement de l’océan et la fonte des glaces continentales.

 

Au cours des prochains siècles ?

Des prévisions de l’élévation du niveau des mers au cours des prochaines décennies peuvent être faites à partir de simulations numériques de l’évolution future du système climatique, pour différents scénarios plausibles d’émissions de gaz à effet de serre et d’expansion démographique. Quel que soit le scénario, la hausse du niveau de la mer se poursuivra au cours des prochains siècles à une vitesse dépendant du scénario étudié, mais en général supérieur à ce que nous connaissons aujourd’hui. Pour les prochaines décennies, la dilatation thermique de l’océan continuera d’être le facteur dominant. En effet, en raison de l’énorme capacité thermique de l’eau de mer, la chaleur accumulée dans l’océan au cours du temps causera une hausse inexorable du niveau de la mer.

La surveillance des océans et des calottes polaires depuis l’espace, ainsi que la mise en place de réseaux in situ de mesures de paramètres climatiques, est d’importance cruciale pour mieux comprendre le système climatique et améliorer les modèles qui simulent son évolution future.

 

Contact : Anny Cazenave
LEGOS/OMP UMR Univ/CNRS/CNES/IRD
18 AV. E. Belin – 31400 Toulouse
Mail : anny.cazenave@notos.cst.cnes.fr


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