QUIQUET Aurelien

La contribution de la glace terrestre à l'élévation du niveau moyen de la mer à l'échelle mondiale n'a pas encore été prédite1 à l'aide de modèles de calottes glaciaires et de glaciers pour la dernière série de scénarios socio-économiques, ni par une exploration coordonnée des incertitudes découlant des divers modèles informatiques concernés. Deux projets internationaux récents ont généré une large suite de projections à l'aide de plusieurs modèles2-8, mais ont principalement utilisé des scénarios de génération précédente9 et des modèles climatiques10, et n'ont pas pu explorer pleinement les incertitudes connues. Nous estimons ici les distributions de probabilité de ces projections dans le cadre des nouveaux scénarios11,12 en utilisant l'émulation statistique des modèles de calottes glaciaires et de glaciers. Nous constatons que la limitation du réchauffement climatique à 1,5 degré Celsius réduirait de moitié la contribution de la glace terrestre à l'élévation du niveau de la mer au XXIe siècle, par rapport aux engagements actuels en matière d'émissions. La médiane passe de 25 à 13 centimètres d'équivalent de niveau de la mer (ELS) d'ici 2100, les glaciers étant responsables de la moitié de la contribution au niveau de la mer. La contribution prévue de l'Antarctique ne présente pas de réponse claire au scénario d'émissions, en raison des incertitudes liées aux processus concurrents que sont la perte de glace et l'accumulation de neige dans un climat en réchauffement. Toutefois, selon des hypothèses pessimistes, la perte de glace de l'Antarctique pourrait être cinq fois plus importante, ce qui porterait la contribution médiane de la glace terrestre à 42 centimètres d'ELS dans le cadre des politiques et des engagements actuels, la projection du 95e centile dépassant un demi-mètre même dans le cas d'un réchauffement de 1,5 degré Celsius. Cela limiterait considérablement la possibilité d'atténuer les futures inondations côtières. Compte tenu de cette large fourchette (entre 13 centimètres d'ELS en utilisant les principales projections pour un réchauffement de 1,5 degré Celsius et 42 centimètres d'ELS en utilisant des projections à faible 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'une incertitude d'un facteur 3 dans la contribution de la glace terrestre jusqu'à ce que les politiques climatiques et la réponse de l'Antarctique soient davantage limitées.

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La contribution de la calotte glaciaire de l'Antarctique à l'élévation du niveau de la mer à l'échelle mondiale au cours du 21e siècle est d'une importance capitale pour la société et reste encore largement incertaine. En particulier, dans la littérature récente, la contribution de l'inlandsis antarctique d'ici 2100 peut être négative (baisse du niveau de la mer) de quelques centimètres ou positive (hausse du niveau de la mer), avec certaines estimations supérieures à 1 m. Le projet d'intercomparaison des modèles d'inlandsis pour la phase 6 du projet d'intercomparaison des modèles couplés (IS-MIP6) visait à réduire les incertitudes sur le sort des inlandsis dans le futur en rassemblant divers modèles d'inlandsis dans un cadre commun. Nous présentons ici la contribution de GRISLI-LSCE (Grenoble Ice Sheet and Land Ice model of the Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement) à ISMIP6-Antarctica. Nous montrons que notre modèle est fortement sensible au forçage climatique utilisé, avec une contribution de l'inlandsis antarctique à l'élévation du niveau global de la mer d'ici 2100 qui varie de -50 à +150 mm équivalent niveau de la mer (SLE). Le réchauffement océanique futur entraîne une diminution de l'épaisseur des plates-formes de glace, ce qui se traduit par un recul de la ligne d'échouage, tandis que l'augmentation du bilan massique de surface atténue partiellement, voire surcompense, la contribution dynamique de la calotte glaciaire à l'élévation du niveau de la mer. La plupart des changements de la calotte glaciaire au cours du siècle prochain sont atténués dans les scénarios à faible émission de gaz à effet de serre. Les incertitudes liées aux taux de fonte du sous-glacier induisent de grandes différences dans le recul simulé de la ligne de base, confirmant l'importance de ce processus et de sa représentation dans les modèles d'inlandsis pour les projections de l'évolution de la calotte glaciaire antarctique.

Au cours de la dernière déglaciation (21-7 kaBP), le retrait progressif des marges des inlandsis de l'hémisphère Nord a produit de grands lacs proglaciaires. Alors que les impacts climatiques de ces lacs ont été largement reconnus, leur rôle sur la dynamique de la ligne d'ancrage de la calotte glaciaire a reçu très peu d'attention jusqu'à présent. Ici, nous montrons que les lacs proglaciaires ont eu des implications dramatiques sur la dynamique de la calotte glaciaire nord-américaine par le biais d'une instabilité mécanique auto-entretenue qui présente des similitudes avec l'instabilité connue des calottes glaciaires marines, permettant ainsi un retrait rapide de grandes parties de la calotte glaciaire sur le continent. Ce mécanisme d'instabilité est probablement important pour contribuer à la déglaciation des glaciers terrestres et des nappes glaciaires avec des lacs proglaciaires sur leurs marges, car il peut accélérer considérablement la perte de masse. Faisant écho à notre connaissance de la dynamique des inlandsis de l'Antarctique, les lacs proglaciaires sont une autre manifestation de l'importance de la dynamique de la ligne de base pour l'évolution des inlandsis.

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Comprendre les changements de la circulation océanique associés aux événements climatiques abrupts est essentiel pour mieux évaluer la variabilité climatique et comprendre ses différents modes naturels. Le Pa=Th sédimentaire, le δ13C benthique et le Δ114C sont des proxies couramment utilisés pour reconstruire le débit de circulation et la ventilation passés. Pour surmonter les limites de chaque proxy pris séparément, une meilleure approche consiste à produire des mesures multiproxy sur une seule carotte sédimentaire. Cependant, différents proxys peuvent fournir des informations contradictoires sur la circulation océanique passée. Ainsi, il est devenu nécessaire de les modéliser dans un cadre physique cohérent afin d'évaluer le modèle géographique, le moment et la séquence de la réponse multiproxy aux changements abrupts de la circulation. Nous avons implémenté une représentation des traceurs 231Pa et 230Th dans le modèle de complexité intermédiaire iLOVECLIM, qui incluait déjà δ13C et Δ114C. Nous avons ensuite évalué la réponse de ces trois proxies de la circulation océanique à une réduction abrupte classique de la circulation obtenue par l'ajout d'eau douce dans les mers nordiques dans des conditions limites préindustrielles. Il a été démontré que la réponse du proxy se concentre dans des modes qui ressemblent aux masses d'eau modernes de l'Atlantique. La réponse la plus claire et la plus cohérente est obtenue dans l'Atlantique nord-ouest profond (>. 2000 m), où δ13C et Δ114C diminuent de manière significative, tandis que Pa=Th augmente. Ceci est cohérent avec les données d'observation à travers les événements d'échelle millénaire de la dernière glaciation. De manière intéressante, alors que dans les enregistrements marins, sauf dans de rares cas, la relation de phase entre ces proxies reste peu claire en raison de grandes incertitudes de datation, dans le modèle, la réponse isotopique du carbone de l'eau de fond (δ13C et Δ114C) est en retard de quelques centaines d'années sur la réponse sédimentaire Pa=Th.

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Cette étude examine l'évolution du flux de la calotte glaciaire du Groenland en se concentrant sur cinq des principales régions d'écoulement rapide (le glacier Petermann, le courant glaciaire du nord-est du Groenland, le glacier Kangerdlugssuaq, le glacier Helheim et le glacier Jakobshavn) en réponse au changement climatique des 20e et 21e siècles. Un modèle hybride (glace peu profonde et plateau peu profond) de calotte glaciaire (ISM) est forcé avec les sorties combinées d'un ensemble de sept modèles CMIP5 et du modèle climatique régional MAR. L'ISM simule le modèle actuel de vitesse de la glace, la topographie et le bilan massique de surface (SMB) en bon accord avec les observations. À l'exception du glacier Kangerdlugssuaq, au cours du 21e siècle, toutes les zones d'écoulement rapide ont présenté une diminution du flux de glace en raison d'un SMB négatif plutôt que de changements dynamiques. Seuls les fronts des glaciers Kangerdlugssuaq et Helheim ont montré une variabilité interannuelle due à des changements dynamiques plutôt que climatiques. Enfin, les résultats prédisent un recul substantiel de la marge de glace intérieure d'ici la fin du 21ème siècle, en particulier le long des côtes nord.