Donald Slater
Il y a quelques années, un modèle de calotte glaciaire a attiré l’attention lorsqu’il a projeté des pertes beaucoup plus rapides de glace antarctique et, par la suite, une élévation plus rapide du niveau de la mer. Comprendre la rapidité avec laquelle l’Antarctique rejette la glace dans l’océan est le plus gros problème de la science du niveau de la mer – l’éventail actuel des possibilités est énorme et comprend des taux remarquables d’élévation du niveau de la mer qui se poursuivent pendant des siècles une fois commencés. Et ce genre de possibilités a d’énormes implications pour les sociétés du monde entier.
Le modèle de la calotte glaciaire qui a produit des projections inquiétantes incluait de nouveaux processus physiques dans ses équations – ils ont manifestement eu un impact, mais leur signification dans le monde réel reste incertaine. Des recherches ultérieures ont jeté le doute sur ses scénarios les plus extrêmes, mais la boule de cristal antarctique n’est pas devenue beaucoup plus claire.
Une paire de nouvelles études publiées dans Nature cette semaine marque un nouvel état de l’art dans la modélisation de la glace. De grandes questions sur ce à quoi nous pouvons nous attendre sont toujours là, et donc la planification de l’élévation future du niveau de la mer est toujours une question de pondération du risque dans l’incertitude.
Instabilités
La première étude – dirigée par Robert DeConto de l’Université du Massachusetts à Amherst – décrit la dernière version de ce modèle antarctique inquiétant dont nous avons parlé au début. Le modèle tente de rendre compte de l’effondrement spontané de falaises de glace excessivement hautes à l’avant des glaciers, ainsi que de l’expansion sous pression de fissures profondes qui se remplissent d’eau de fonte. L’effet de ces processus peut être amplifié dans des contextes comme l’inlandsis de l’Antarctique occidental, où d’importantes zones de glace glaciaire reposent sur un substrat rocheux qui baisse en élévation à mesure que vous vous déplacez vers l’intérieur des terres, tombant finalement bien en dessous du niveau de la mer. Une fois que la glace dans cette situation se déstabilise, l’eau peut y pénétrer et elle peut reculer sans arrêt jusqu’à ce que le substrat rocheux remonte.
Le modèle a été alimenté par plusieurs scénarios d’émissions de gaz à effet de serre pertinents pour les discussions internationales récentes: des futurs dans lesquels le réchauffement est arrêté à 1,5 ° C, 2 ° C et 3 ° C (pour lesquels les engagements actuels nous ont à peu près sur la bonne voie). Le modèle a également été alimenté par un scénario dans lequel un réchauffement sans relâche franchit les 4 ° C avant la fin de ce siècle. Fait intéressant, il comprend également une série de scénarios dans lesquels les émissions croissantes s’arrêtent et basculent soudainement vers l’élimination active du CO atmosphérique.2 en 2030, 2040 ou 2050, etc.
En raison de l’incertitude de certains processus simulés, comme l’instabilité des falaises de glace et l’hydrofracturation, près de 200 configurations du modèle ont été utilisées, chacune avec des boutons tournés légèrement différemment. Chaque configuration a été rejetée si elle ne pouvait pas simuler une correspondance étroite avec plusieurs périodes historiques, laissant environ 110 configurations pour fournir une gamme de résultats pour chaque scénario d’émissions de gaz à effet de serre.
Dans l’ensemble, les révisions de la dernière version ont apparemment conduit à des simulations qui produisent au moins des taux de perte de glace légèrement moins extrêmes. Le scénario de réchauffement de 3 ° C apparaît comme un point de transition. Avec un réchauffement limité à 1,5 ou 2 ° C, le taux de perte de glace en Antarctique est presque linéaire ce siècle. Mais dans les deux scénarios de réchauffement plus élevé, la perte de glace passe à une autre vitesse vers 2060, car des parties importantes de la calotte glaciaire sont déstabilisées. Cela reste vrai dans les scénarios où nous suivons la trajectoire de 3 ° C mais éliminons agressivement le CO2 de l’atmosphère parfois après les années 2060. La quantité de perte de glace antarctique vue par 2100 double malgré ces efforts.
Dans les scénarios 1,5 et 2 ° C, l’Antarctique contribue (en moyenne) à environ 8 centimètres d’élévation du niveau de la mer d’ici 2100 et un peu plus de 50 centimètres d’ici 2200. Dans le scénario 3 ° C, elle est d’environ 15 centimètres sur 2100 et 80 centimètres par 2200.
Dans le scénario d’émissions le plus élevé, ces chiffres grimpent de plus de 30 centimètres d’ici 2100 et bien au-delà cinq mètres avant 2200.
N’émulez pas ce comportement
La deuxième étude – dirigée par Tamsin Edwards au King’s College de Londres, mais impliquant un total de 84 auteurs – a une portée mondiale. Comme il existe plusieurs groupes qui construisent des modèles climatiques de divers types, il existe de fréquents «projets d’intercomparaison» dans lesquels le modèle de chacun exécute le même ensemble de simulations afin que les résultats soient directement comparables. Cela a été fait pour les modèles de glace glaciaire ces dernières années.
Comme une étude similaire que nous avons couverte, celle-ci utilise une technique d ‘«émulation» qui extrait les statistiques caractéristiques des résultats du modèle afin qu’ils puissent être analysés de manière nouvelle sans exécuter de nouvelles simulations. L’une des raisons à cela est que le prochain rapport du GIEC est en cours de préparation avec un nouvel ensemble de futurs scénarios d’émissions de gaz à effet de serre, alors que ces modèles de calotte glaciaire ont été exécutés en utilisant les anciens scénarios. L’émulation permet à ces résultats d’être en quelque sorte mis à l’échelle pour les légères différences entre les scénarios. Il permet également un calcul cohérent des barres d’erreur, ce qui est utile pour une grande compilation comme celle-ci.
Les résultats moyens de tous ces modèles montrent environ 25 centimètres de contribution globale de la glace terrestre à l’élévation du niveau de la mer d’ici 2100 dans le scénario de réchauffement de 3 ° C – celui pour lequel les engagements actuels en matière d’émissions nous mettent sur la bonne voie. Limiter le réchauffement à 1,5 ° C à la place, comme les pays l’ont discuté lors des négociations (mais ont montré peu d’ambition pour), ramènerait cette contribution à environ 13 centimètres d’ici 2100.
(Gardez à l’esprit que la fonte des glaces terrestres n’est pas la seule cause de l’élévation du niveau de la mer – l’expansion de l’eau de mer à mesure qu’elle se réchauffe est responsable d’environ la moitié de l’élévation du niveau de la mer jusqu’à présent. Le dernier rapport du GIEC prévoyait environ 15 à 30 centimètres de mer augmentation du niveau ce siècle en raison de la dilatation thermique, en fonction du scénario de réchauffement.)
Si vous faites défiler vers le haut et que vous avez du mal à associer ces chiffres à la première étude, c’est parce que la contribution moyenne de l’Antarctique ici est faible – environ 4 centimètres quel que soit le scénario. Et le modèle décrit ci-dessus n’a pas été utilisé pour ce projet de comparaison.
Éviter les ivrognes
Reconnaissant cette incertitude antarctique, cette étude crée un autre ensemble de scénarios utilisant des hypothèses pessimistes pour l’Antarctique. Ces «projections averses au risque» mettent l’accent sur les simulations du pire des cas plutôt que sur la médiane. Ces scénarios font passer la contribution de l’Antarctique d’environ quatre centimètres à environ 20 centimètres en 2100, ce qui est plus similaire à notre première étude. Dans ce cas, la contribution globale de la glace terrestre à l’élévation du niveau de la mer passe de 13 à 30 centimètres d’ici 2100 à 30 à 48 centimètres.
L’ensemble de chiffres inférieur est assez similaire aux projections du rapport 2013 du GIEC, tandis que le second ensemble de chiffres est un peu plus élevé. Mais c’est encore du progrès. Alors que ce rapport devait en quelque sorte agiter les mains et dire «cela pourrait être bien pire», le risque d’élévation du niveau de la mer – si une grande partie de la glace antarctique se déstabilise, par exemple – a été mieux exploré dans les années qui ont suivi.
Pourtant, l’élévation future du niveau de la mer est fondamentalement incertaine. Il y a une raison pour laquelle Richard Alley (auteur de la première étude) a décrit les glaciers de l’Antarctique comme les «conducteurs ivres» de l’élévation du niveau de la mer – un risque faible mais dangereux que nous nous efforçons de gérer sur les routes.
Cela signifie que la réflexion sur le risque doit être au centre de la discussion sur l’élévation du niveau de la mer. Comme l’écrivent les auteurs de la deuxième étude: «Compte tenu de cette large fourchette (entre 13 centimètres [sea level rise] en utilisant les projections principales sous un réchauffement de 1,5 degrés Celsius et 42 centimètres [sea level rise] en utilisant des projections d’aversion au risque dans le cadre des engagements actuels), la planification de l’adaptation à l’élévation du niveau de la mer au XXIe siècle doit tenir compte d’un facteur de trois incertitude dans la contribution de la glace terrestre jusqu’à ce que les politiques climatiques et la réponse antarctique soient encore plus limitées.
Nature, 2020. DOI: 10.1038 / s41586-021-03427-0, 10.1038 / s41586-021-03302-y (À propos des DOI).
