État et évolution des glaciers du Canada
Justification de l’activité
Les glaciers du Canada sont répartis dans des milieux aux conditions climatiques et physiographiques diverses, de l'Arctique canadien aride et froid à la Cordillère nord-américaine plus tempérée. L'importance des glaciers du Canada en tant que régulateurs du niveau de la mer et ressources d'eau douce est évidente, mais elle n'a été quantifiée que partiellement (à l'aide de données rudimentaires). De plus, nous entrons dans une période de notre relation avec d'autres nations où une connaissance approfondie de nos ressources en eau douce et de leur vulnérabilité seront nécessaires pour protéger et utiliser celles-ci de façon durable.
Leaders: Mike Demuth et David Burgess
Le sujet
Glaciers dans des milieux aux conditions climatiques continentales – les conditions estivales régulent le bilan de masse (photo d’Alexi Zwadzki). Larger image
Les glaciers sont d'énormes masses de glace terrestre qui se forment dans certaines régions terrestres par le biais de la compaction et de la recristallisation de la neige en glace. En raison du poids de cette neige et de cette glace, les glaciers subissent des déformations facilement observables. La superficie d'un glacier dépend de processus complexes qui tendent à faire en sorte que le bilan de masse du glacier soit à l'équilibre. De nombreux glaciers ont des fronts qui descendent jusque sur des eaux à marée ou des lacs. Le vêlage de cette glace, sous la forme d’icebergs, est une autre cause de perte de masse des glaciers.
Glaciers à renouvellement de masse élevé dans la chaîne Côtière, un milieu humide – les conditions hivernales sont importantes (photo de Mike Demuth). Larger image
C’est la situation dans laquelle se trouvent nombre de glaciers canadiens en raison de la tendance actuelle au réchauffement de la planète. Une hausse des précipitations, de la température de l’air et du flux de rayonnement entraîne une augmentation de la fonte à la surface des glaciers et donc du ruissellement. Toutefois, les glaciers ne réagissent pas tous de la même façon aux divers changements du climat, et leur temps de réponse peut être très long. Néanmoins, le recul des glaciers est un problème important puisqu’ils jouent un rôle crucial tant dans le climat planétaire que dans le niveau de la mer. De plus, les eaux de fonte glaciaires saisonnières constituent une ressource d’eau douce utilisée pour la production d’hydroélectricité, la création d’habitats fluviaux et l’irrigation, ainsi qu’à des fins industrielles et domestiques. Les glaciers constituent des réservoirs des ressources en eau, puisqu’ils emmagasinent de l’eau durant les périodes humides et fraîches, et la relâchent durant les périodes sèches et chaudes.
Mesures et paramètres des glaciers
Afin de mieux évaluer l'évolution de la superficie et de la nature des glaciers, les travaux d'observation à un seul site doivent être mis à l'échelle régionale et à l'échelle de l'aire de captage nécessaires pour la modélisation des effets des changements climatiques. Plus précisément, il est nécessaire d'obtenir des données décrivant non seulement la variation de la superficie des glaciers, mais également les variations du bilan de masse, de l'épaisseur et du régime d'écoulement des glaciers. De plus, nombre d'outils de modélisation hydrologique qui utilisent des données d'observation de la Terre requièrent des améliorations sur le plan du traitement des glaciers et des phénomènes hydrologiques connexes
Climat (eau, énergie) » Bilan énergétique ou massique » Géométrie, température » Avancée, recul
L’accumulation nette (zone A) du glacier a une limite inférieure appelée ligne d’équilibre (LE) où le bilan massique net est zéro. Sous cette ligne se trouve l’ablation nette (zone B). La cartographie de l’altitude de la LE et la proportion relative de la zone A à (zone A + zone B) sont des indicateurs précieux du bilan massique des glaciers et des changements climatiques. Elle peut être réalisée sur des vastes superficies à l’aide de la télédétection. Cette technique peut également servir à mesurer l’écoulement glaciaire de A à B et le recul des glaciers. À noter que les glaciers peuvent laisser une trace de leur ancienne.
On trouvera ici des renseignements détaillés sur les techniques et sites de mesure des glaciers au Canada: Canada’s Glacier-Climate Observing System. Avec ce système, l’activité assure une coordination nationale et une participation internationale en matière de communication des données et d’établissement de normes pour les réseaux terrestres spécialisés de programmes mondiaux d’observation du climat, comme le Global Climate Observing System (GCOS).
Effets possibles du recul des glaciers canadiens
Les réserves de glace des glaciers des chaînes intérieures des Rocheuses de l’Alberta et de la Colombie-Britannique alimentent de nombreux réservoirs qui produisent de l’hydroélectricité. La centrale hydroélectrique de Bighorn et le réservoir du lac Abraham (partie supérieure de l’image) ont été construits dans les années 1970 sur le bras principal de la rivière Saskatchewan Nord. Des études menées par l’équipe chargée de l’état et de l’évolution des glaciers au Canada révèlent que les glaciers de cette région ont fondu si vite (depuis le milieu des années 1950) que, même sous le climat relativement chaud des dernières décennies, l’apport d’eaux de fonte des glaciers est à la baisse. Cette image optique prise en 1998 par le satellite Landsat 5 montre des vastes réservoirs de glace. Ce n’est pas tout le monde qui peut les observer en voiture à partir de la « Promenade des glaciers » entre le lac Louise et Jasper, en Alberta. Le champ de glace Columbia est visible dans le coin supérieur gauche de l’image. Larger image
La fonte des glaciers peut avoir un certain nombre de conséquences. À court terme, un réchauffement du climat entraîne une hausse du débit en raison de l'augmentation de la fonte, ce qui peut améliorer temporairement la production d'hydroélectricité et l'approvisionnement en eau douce. De plus, un réchauffement intense soutenu peut donner lieu à des débâcles glaciaires et à des avancées rapides de la glace qui peuvent être dangereuses et destructives. À long terme cependant, un taux de fonte élevé et une perte de masse prolongée finiront par entraîner la disparition des glaciers, ce qui aura de vastes conséquences pour les collectivités qui dépendent des eaux de fonte glaciaires pour satisfaire leurs besoins en eau douce durant l'été. Fait intéressant, la gestion des eaux au Canada a vu le jour pendant une période de climat relativement stable et avec la perception que certaines régions possédaient d’abondantes ressources en eau, due au moins en partie à la présence des grands glaciers emblématiques des Rocheuses canadienne
L’albédo de la surface terrestre, qui est la fraction du rayonnement solaire incident qui est réfléchie par la surface de la Terre, pourrait également être modifié par la fonte des glaciers. L'albédo détermine la quantité d'énergie absorbée par le sol et, par conséquent, la quantité d'énergie disponible pour entraîner l'évaporation de l'eau et réchauffer le sol et la basse atmosphère. De plus, l'albédo joue un rôle clé dans la régulation des processus écosystémiques relatifs à l'énergie, au carbone et à l'eau qui ont une incidence sur l'échange des gaz à effet de serre
Les zones d’accumulation des glaciers et des nappes glaciaires ont un fort albédo. La perte de la neige et du névé qu’on y trouve habituellement entraînera un changement des caractéristiques optiques de la surface de la Terre; elle fera baisser la quantité globale de rayonnement réfléchi sur la surface, ce qui entraînera une augmentation de l’absorption et du réchauffement de l’atmosphère. Les variations de l’albédo de la surface terrestre constituent un indice utile de la perte de névé et du recul des glaciers. En fait, l’albédo des glaciers exerce un puissant effet de rétroaction positive sur leurs propres bilans massiques. Plus la glace des glaciers est exposée au soleil parce que la neige et le névé fondent, plus l’albédo diminue et plus vite les glaciers perdent de la masse.
Une mesure utile pour la caractérisation de l'évolution des glaciers est la réduction de l'albédo dans les courtes longueurs d'onde au-dessus des montagnes en raison de changements marqués et récents sur le plan de la superficie occupée par les glaces et les neiges pérennes; la réduction du névé entraîne une exposition précoce et accrue de la glace plus foncée (p. ex. chaîne Côtière). Données gracieusement fournies par Alex Trichtchenko). Larger image
La perte de masse des glaciers est attribuable aux processus de sublimation, au vêlage d’icebergs et à la fonte. Le vêlage d’icebergs et la fonte contribuent à élever le niveau de la mer, autre effet néfaste du recul des glaciers. En effet, l’élévation du niveau marin a des effets sur les régions côtières basses des latitudes moyennes, en particulier celles dont les populations denses, l’amplitude de marée élevée et la proximité des trajectoires des cyclones tropicaux rendent encore plus destructrices les ondes de tempête. Les côtes canadiennes ne sont pas à l’abri de ces effets, en particulier lorsque d’autres éléments de la cryosphère aussi sont affectés. Par exemple, la réduction de la formation de banquise saisonnière le long des côtes de l’Arctique à l’automne permet aux vagues soulevées par les tempêtes d’éroder le littoral dont dépendent les infrastructures des communautés du Nord.
Bien que la majorité des préoccupations liées à l’élévation du niveau de la mer concernent les deux grandes calottes glaciaires de la planète, les vastes complexes glaciaires de la région du Pacifique Nord-Ouest et des îles de l’extrême Arctique contribuent de façon significative à cette élévation à court terme. La quantification de cet apport repose sur des données relativement sommaires sur le bilan massique, qui ont été extrapolées en vue d’obtenir de meilleures prévisions. Plus récemment, toutefois, la télédétection a permis de définir avec plus de précision les contributions régionales de sources canadiennes. Il est particulièrement difficile de bien quantifier les contributions attribuables au vêlage d’icebergs et cet exercice demeure une lacune que les chercheurs espèrent combler en appliquant la télédétection à de vastes régions où le vêlage d’icebergs est significatif.
Un des grands glaciers de marée issu du sud-est de la calotte glaciaire Devon, au Nunavut. Le front de vêlage indiqué par la flèche mesure environ 9 km de longueur. Une grande partie du lit du glacier sur l'image ci-dessus est inférieure au niveau de la mer, ce qui rend cette vaste zone glaciaire potentiellement instable advenant une élévation importante du niveau de la mer qui lui permettrait de se soulever et de s'éloigner.
Résultats
Ces travaux de recherche permettront de comprendre et de mieux définir l’équilibre des cycles hydrologiques dans les régions de hautes altitudes et latitudes du Canada où il est prévu que se produira une grande partie du réchauffement à venir lié aux changements climatiques. Il faudra aussi relever le grand défi de mesurer le bilan massique de la Terre et, en particulier, celui des calottes glaciaires et des glaciers du Canada pour lesquels il n’existe actuellement aucune donnée, et d’établir des bilans massiques de grande échelle pour les terres et les glaces, puisqu’ils influent sur l’élévation du niveau de la mer.
Un autre objectif important de cette activité est la communication des données géoscientifiques afin d’éclairer les politiques et la planification. Les résultats géoscientifiques acceptés sont donc utilisés pour informer les gouvernements et les dirigeants de collectivités, les responsables de la planification et le public sur la vulnérabilité des systèmes d’eau douce naturels et artificiels qui peuvent être affectés par les variations à venir des glaciers.
Par exemple, le personnel chargé de l’activité et les partenaires ont caractérisé l’évolution des glaciers et de leur régime hydrologique sur les versants des Rocheuses canadiennes (bassin du Nelson) sous l’effet du changement climatique. Conscient de ces changements, entre autres, et des changements projetés, le ministère de l’Environnement de l’Alberta a mis au point sa stratégie Water for Life, qui doit s’adapter aux changements de l’approvisionnement en amont et à l’évolution de la demande d’eau en aval.
La région bleu foncé définit la décharge calculée (en m3/s) de la rivière Saskatchewan Nord, à Whirlpool Point, si la couverture glaciaire était complètement absente. À noter la prévalence de la contribution modélisée au cours de l'été et en automne lorsque celle du manteau neige diminue. Le rôle de l'interaction entre l'eau de surface et les eaux souterraines dans cette région a reçu peu d'attention, mais il est considéré comme important selon l'intensité de la production d'eaux de fonte de neige et de glace.
Les données sur les activités et les évaluations des changements du climat et des glaciers sont également transmises aux processus nationaux et internationaux d’évaluation scientifique concernés, dont ceux menés par le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) et, par l’entremise des rapports réguliers sur la situation des glaciers du Canada et leur mesure, à la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques.
Indications observationnelles du changement climatique selon le GISC :
« L’augmentation des ruissellements et des débits de pointe printaniers hâtifs dans de nombreuses rivières alimentées par la neige et les glaciers… [sur tous les continents]. »
Connaissance du GIEC sur les effets possibles à long terme :
« On prévoit une baisse des réserves d’eau stockées dans les glacier et de la couverture neigeuse, ce qui réduira la quantité d’eau accessible aux régions alimentées par les eaux de fonte. » [traduction libre]
Données de l’étude
Des données sur les fluctuations des glaciers du Canada et les résultats des recherches connexes issus de cette activité et de son programme intégré de surveillance et de recherche peuvent être obtenus des sources suivantes:
- State and Evolution of Canada’s Glaciers - Canada’s Glacier-Climate Observing System
- World Glacier Monitoring Service
Liens
Sensibilités aux changements climatiques au Canada- Régions alpines de l'Ouest
L'Atlas des glaciers du Canada
Glaciers and Ice Caps to Dominate Sea Level Rise through 21st Century
World Glacier Monitoring Service
Global Glacier Changes: Facts and Figures from the United Nations Environment Programme
Glaciers, Ice Sheets, and Climate Change from the Water Encyclopedia
Global Land Ice Measurements from Space
CFCAS (Canadian Foundation for Climate and Atmospheric Sciences) Western Canadian Cryosphere Network
International Association of Cryospheric Sciences
Publications
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Vérifiez les publications plus récentes en GEOSCAN, la base de données des publications de la Commission géologique du Canada et du Centre canadien de télédétection.
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