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Les régions polaires

L'Antarctique (II)

L'existence de l'Antarctique fut longtemps hypothétique. En 1772, James Cook passa le cercle Antarctique mais ne vit que des glaçons et des icebergs sans observer le continent blanc. Il conclut néanmoins qu'il devait exister une île ou un continent beaucoup plus au sud.

L'Antarctique ne fut découvert qu'en 1820-21 mais il fallut attendre 1895 pour qu'on y pose le pied pour la première fois. Le Pôle Sud fut atteint le 14 décembre 1911 par Roald Amundsen et le 17 janvier 1912 par Robert Scott.

A gauche et au centre, image de l'Antarctique et de la banquise. Documents NASA. A droite, Image reconstruite du continent Antarctique exempte de nuages réalisée à partir des photographies prises en été par un satellite météo de la NOAA. La résolution est de 1 km/pixel. En hiver cette superficie devient presque 30% plus grande en comptant la banquise et représente pratiquement l'étendue de l'Afrique ! Notez au centre la chaîne Trans-Antarctique séparant la région Ouest de la région Est.

En 1947, les Etats-Unis envoyèrent en Antarctique une expédition lourde constituée de 13 bateaux, 23 avions et 4000 hommes pour cartographier son littoral. En 1956, ils établirent une base permanente au Pôle Sud qui sera baptisée Amundsen-Scott (cf. la webcam installée au Pôle Sud).

En 1957, dans le cadre de l'Année Géophysique Internationale, une coopération scientifique pris la décision d'étudier l'écosystème et la géophysique de l'Antarctique. En 1959, le Traité sur l'Antarctique fut signé par les représentants de 12 pays. Il entra en vigueur en 1961 et protège dorénavant le 6e continent de la convoitise des industriels au moins jusqu'en 2040. Enfin, depuis 1991, le Traité de Madrid protège également l'environnement du pôle Sud.

Plus que tout autre continent, l'Antarctique reste attaché à d'extraordinaires histoires d'aventures, d'héroïsme et de survie. Beaucoup de noms de lieux rendent hommages aux pionniers qui ont exploré et parfois payé de leur vie l'exploration du continent blanc : Bellingshausen (1820), Palmer (1820), Dumont D'Urville (1840), Ross (1841), de Gerlache (1897), Vince (1902), Amundsen (1911), Scott (1912), etc.

Généralités

L'Antarctique est vraiment à l'opposé de l'Arctique, et pas seulement par son nom. Alors que l'Arctique est une mer glacée entourée de continents, l'Antarctique est un continent glacé entourée par la mer. Son climat y est aussi beaucoup plus rude qu'en Arctique et sa faune comme sa flore sont différents et totalement adaptés à cet environnement hostile. On y reviendra.

L'Antarctique est un continent couvert d'une couche de glace formée par les chutes de neige. Il s'agit donc exclusivement d'eau douce comme sur n'importe quelle terre. L'Antarctique occupe une superficie d'environ 14 millions de km2. La banquise (zones de mer gelée sur 1.5 à 2 m d'épaisseur) varie entre 4 millions de km2 en été et 20 millions de km2 en hiver. Au total, la surface de l'Antarctique gelée en hiver est équivalente à la superficie de l'Afrique (30 millions de km2) dont 99% sont couverts de glace.

L'épaisseur maximale de glace (sans référence au niveau de la mer) atteint 4776 m et représente la quantité de neige accumulée depuis quelque 500000 ans, un taux d'accumulation plus lent qu'au pôle Nord.

Le point culminant (par rapport au niveau moyen de la mer cette fois) n'est pas au Pôle Sud qui ressemble à une plaine de haut-plateau à 2800 m d'altitude, mais il est situé 2700 km plus à l'ouest (vers l'île Peter Ier et le Chili), à Ellsworth, dans le massif de Vinson à 4897 m (2005).

Selon une étude publiée en 2017, en analysant les données de scans radar accessibles au public, des chercheurs de la Geographical Society de Londres ont repéré 91 nouveaux volcans dans la partie septentrionale de l'Antarctique. Ces nouvelles formations culminent entre 100 et 3850 m d'altitude. Elles viennent s'ajouter aux 47 volcans déja connus dont l'Erebus sur l'île de Ross qui est toujours actif et culmine à 3794 m d'altitude et le volcan éteint de l'île Cockburn situé à l'entrée nord-est d'Admiralty Sound, au sud de l'extrémité nord-est de la péninsule Antarctique qui culmine à 450 m.

A gauche, la région désertique de Patriot Hills et les contreforts de la chaîne transantarctique. A droite, de la glace recouvre cette vallée Antarctique sur plusieurs centaines de mètres d'épaisseur. Documents NASA/Carnegie Mellon et NGS.

Le continent Antarctique contient un volume estimé à 30 millions de km3 de glace. Cela représente 90% de toute l'eau douce contenue à la surface de la Terre et 70% en tenant compte des rivières et autres sources d'eau douce !

A ce continent il faut ajouter la banquise, la péninsule Antarctique (Ouest Antarctique) qui aussi une prolongation de la Cordillère des Andes et les barrières de glace (cf. cette carte) qui sont des extensions de l'inlandsis, c'est-à-dire des glaces se formant sur le littoral, généralement à l'extrémité des glaciers, sur la terre ou flottantes. Il existe une dizaine de barrières de glace parmi lesquelles Ross et Larsen C connue pour s'être fracturée en 2002 et en 2017 et avoir libéré d'immenses icebergs tabulaires. Ensemble, ces barrières de glace couvrent environ 1.54 million de km2 (2014). On y reviendra. Notons que la barrière de Ross abrite les bases Scott (NZ) et McMurdo (USA). Ensemble, banquise et barrières représentent 3.7 millions de km2 supplémentaires.

L'Antarctique comprend deux régions géologiques distinctes : l'Est Antarctique (Antarctique oriental) et l'Ouest Antarctique (l'Antarctique septentrional), séparés par la grande chaîne de montagnes transantarctiques mais qui se rejoignent sur le littoral par la banquise. La présence de grandes quantité de glace au pôle Sud fait de cette région un puissant absorbeur de chaleur qui affecte fortement le climat sur toute la planète.

Ainsi que nous le verrons page suivante, ce réservoir de glace influence également les échanges de chaleur, d'humidité et de gaz entre l'atmosphère et l'océan, rendant cette région du monde passionnante à étudier.

Politique

Carte politique de l'Antarctique (2005). Document U.Texas.

Le continent Antarctique est administré par les 28 nations cosignataires du Traité sur l'Antarctique mais 21 d'entre elles ne reconnaissent pas la souveraineté des terres proclamées par les 7 autres nations, à savoir : l'Argentine, l'Australie, le Chili, la France, la Norvège, la Nouvelle-Zélande et le Royaume-Uni.

Les Etats-Unis et la Russie se sont réservés le droit de proclamer leur souveraineté sur un secteur du territoire mais ils ne possèdent actuellement que des stations et des bases scientifiques. Les Etats-Unis possèdent néanmoins les deux bases les plus importantes : McMurdo sur le secteur administré par la Nouvelle Zélande et Amundsen-Scott déjà évoquée, installée au Pôle Sud. 

Bien sûr d'autres nations sont présentes en Antarctique, telles que la Chine et le Japon. La Belgique y est à nouveau présente depuis fin 2007. C'est aussi la seule base à fonctionner à 100% avec de l'énergie renouvelable.

Certains secteurs politiques se chevauchent parfois à près de 90%, notamment les secteurs britanniques, argentins et chiliens pour des raisons historiques. Les territoires revendiqués par les nations occidentales sont historiques et paraissent aujourd'hui anacroniques puisqu'aucune de ces nations n'a de territoire à proximité de l'Antarctique si ce n'est l'une ou l'autre île qui n'ont aucun rôle stratégique dans cette région du monde (Kerguelen et Crozet pour la France et Bouvet pour la Norvège). Si on suit cette logique, l'Afrique du Sud pourrait également revendiquer un secteur en face de son pays, territoire qui est aujourd'hui administré par la Norvège. Le seul secteur libre de toute souveraineté se situe du côté du Pacifique Sud, face à la mer d'Amundsen (secteur sud-ouest).

Le creux profond de Denman

Le point le plus profond de la Terre continentale a récemment été identifié dans la partie orientale de l'Antarctique, sous le glacier de Denman. Appelé le "creux profond de Denman" (deep through of Denman), ce canyon mesure 20 km de large, 100 km de longueur et plonge à 3500 m sous le niveau de la mer, le tout rempli de glace. Une partie de ces 7000 km3 de glace s'écoule vers l'océan dans la terre de Queen Mary. Ce n'est que dans l'océan qu'on trouve des vallées plus profondes (cf. la fosse des Mariannes dans le Pacifique qui plonge à un peu moins de 11000 m).

La carte présentée ci-dessous à gauche révèle la forme du substrat rocheux sous la calotte glaciaire avec un niveau de détails sans précédent. Ces données vont permettre aux glaciologues et aux climatologues de mieux comprendre la façon dont le pôle Sud pourrait changer à l'avenir. La carte montre par exemple des crêtes jusqu'ici non répertoriées qui peuvent entraver le retrait des glaciers suite au réchauffement du climat ainsi que des terrains lisses et en pente qui pourraient accélérer leur retrait. Selon Mathieu Morlighem de l'Université de Californie à Irvine qui a travaillé sur le projet pendant six ans, "Il s'agit sans aucun doute du portrait le plus précis à ce jour de ce qui se trouve sous la calotte glaciaire de l'Antarctique." Cette découverte fit l'objet d'une publication dans la revue "Nature Geoscience" en 2019.

A voir : BedMachine: A high-precision map of Antarctic ice sheet bed topography, M.Morlighem

A gauche, le creux profond de Denman (en bleu foncé) est un canyon situé sous le glacier Denman en Antarctique. Il est large de 20 km, long de 100 km et plonge à 3500 m sous le niveau de la mer - le tout rempli de glace. Au centre, le glacier Byrd, un gigantesque fleuve gelé qui traverse les montagnes transantarctiques. A droite, vue en perspective du glacier de Darwin (à l'avant-plan) et du glacier Byrd (à l'arrière-plan sur la gauche). La dimension verticale a été exagérée 2x. Documents M.Morlighem et al. (2019) et NASA/GSFC.

La carte comble essentiellement toutes les lacunes des relevés aéroportés du continent blanc. Pendant des décennies, des instruments radar tels ceux présentés ci-dessous ont survolé l'Antarctique, envoyant des impulsions micro-ondes pour scruter la glace et relever la topographie du soubassement rocheux (la même technique est utilisée pour identifier des reliefs recouverts par le sable dans le désert).

Selon Morlighem, "La vallée est tellement retranchée qu'il fut très difficile d'obtenir un relevé précis car des échos latéraux sur les parois de la vallée empêchaient de détecter la réflexion du lit réel du glacier."

A présent, les chercheurs peuvent estimer la quantité de glace qui pénètre dans la vallée étroite et à quelle vitesse elle se déplace. Le volume de cette glace peut être calculé, donnant un aperçu de la profondeur et de la rugosité du fond de cette vallée cachée.

Des instruments aéroportés sont utilisés pour cartographier l'Antarctique, mais il y a encore d'énormes lacunes dans les données. Document Morlighem et al. (2019).

Notons que le long des montagnes transantarctiques, une série de glaciers dont celui de Byrd traversent le plateau oriental du continent jusqu'à la mer de Ross. Les nouvelles données montrent qu'une crête élevée se trouve sous ces glaciers qui limite la vitesse à laquelle ils peuvent drainer le plateau. C'est un facteur important dont il faut tenir compte si le réchauffement futur déstabilise la banquise de glace qui recouvre actuellement la mer de Ross. Le retrait de cette plateforme devrait normalement accélérer le débit de l'alimentation des glaciers. Selon Morlighem, si un jour l'Antarctique oriental devait être menacé, s'il devait arriver quelque chose à la banquise de la mer de Ross, l'effondrement de cette partie de l'Antarctique ne se produirait probablement pas à travers ces vallées et ces langues glaciaires.

Contrairement à la situation dans les montagnes transantarctiques, le creux profond de Denman trouve peu d'obstacles à la retraite rapide du glacier de Thwaites. À peu près de la taille du Royaume-Uni, ce puissant courant de glace se termine dans la mer d'Amundsen, à l'ouest du continent blanc. Il inquiète les scientifiques car il repose sur un lit qui remonte vers la terre - une géométrie qui tend à favoriser le retrait des glaciers. La nouvelle carte ne révèle que deux crêtes, à environ 30 et 50 km en amont de la ligne de mise à la terre actuelle de Thwaites, qui pourraient servir de freins potentiels. Mais si le glacier venait à les franchir, son retrait pourrait être inévitable.

C'est pour toutes ces raisons que les nouveaux modèles climatiques doivent tenir compte de ces reliefs afin de mieux prévoir comment le continent blanc pourrait évoluer à mesure que les températures augmenteront dans les siècles à venir. Pour obtenir des simulations réalistes, il faut également disposer d'informations plus précises sur l'épaisseur de la calotte glaciaire et le type de terrain sur lequel elle doit glisser. C'est l'objectif des recherches actuelles.

Selon une étude conduite par Virginia Brancato du JPL de la NASA et ses collègues, entre 1996 et 2018, le flanc ouest du glacier de Denman qui était échoué sur la roche a reculé de 5.4 km. Ce retrait de la ligne d'échouage signifie qu'une plus grande partie de la face inférieure du glacier est maintenant en contact avec l'eau qui pourrait la réchauffer et la faire fondre par le bas. Si cette limite des glaces continue à reculer, selon Brancato "l'eau de mer plus chaude pourrait pénétrer plus en amont sous le glacier, ce qui entraînerait son retrait rapide et irréversible, contribuant à augmenter le niveau de la mer dans le monde". On reviendra sur les effets climatiques aux pôles.

Climat

Bien évidemment l'Antarctique bénéficie d'un climat polaire. La partie continentale est la région la plus désertique du monde mais également la plus sèche (50 mm d'eau/an, similaire au Sahara), la plus froide (-98°C au sol durant les hivers 2004-2016, -93.2°C près du Dôme Argus, contre -25°C seulement à McMurdo) et la plus venteuse - les vents soufflent à 350 km/h -, bref c'est un désert blanc où règnent des conditions extrêmes où ni l'homme ni les robots ne peuvent survivre sans protection adaptée.

Il existe néamoins une activité géologique permanente. En effet, l'Antarctique abrite un volcan en activité, l'Erebus, situé près de la base de McMurdo, sur l'île de Ross.

Malgré les conditions climatiques très inhospitalières qui règnent en Antarctique avec des températures moyennes qui varient entre -28° et -60°C au Pôle Sud, il peut y faire très doux, relativement parlant. En été par exemple, à l'approche de Noël en Europe où la température diurne flirte avec le 0°C (entre -10 et +10°C dans la partie septentrionale), à McMurdo il peut faire 5°C et même 12.7°C à Palmer qui est la station la plus douce.

Le record est de +18.3°C le 6 février 2020 à mi-journée, sur la base Esperanza en Antarctique argentine ! Le précédent était de 17.5°C, le 24 mars 2015.

L'Antarctique c'est avant tout une nature exceptionnelle, l'un des rares sanctuaires préservé des activités industrielles humaines. A gauche, la banquise vue à quelques mètres de profondeur au large de McMurdo. L'eau aussi claire que du cristal présente une visibilité horizontale dépassant 50 m (qui est la limite dans les eaux limpides du Pacifique). En revanche, pour peu que la couche de glace soit enneigée, l'océan devient noir d'encre mais sous la lumière des projecteurs, le contraste des couleurs devient irréel comme nous le montrent les photographies de Norbert Wu par exemple. Au centre, un coucher de Soleil près du Dome Concordia (base européenne). Aux pôles, la tropopause est située à moins de 7 km d'altitude (contre 11 km aux latitudes européennes); les nuages bas sont donc vraiment... très bas, à quelques centaines mètres de hauteur parfois. A droite, un champ de neige et de congères près du Dome Concordia. Documents Norbert Wu/SIO, Jon Lawrence/USNW et Tony Travouillon/USNW.

Faune et flore

Le pôle Sud abrite une faune et une flore terrestres ainsi qu'une vie marine très abondantes. Dans les eaux Antarctique, le climat est loin d'être aussi inhospitalier que sur le continent. Jusqu'à quelques dizaines de mètres de profondeur la température de l'eau est d'environ +1°C, très douce comparée au climat terrestre, et le milieu est stable depuis des millénaires. Pas étonnant que dans ces conditions, l'océan Antarctique présente une diversité beaucoup plus riche que l'océan Arctique.

Etant donné les conditions environnementales régnant sur la terre ferme, la plupart des espèces sont aquatiques. La richesse de ce milieu est étonnante et bien plus riche qu'on l'imagine a priori. On y dénombre plus de 200 espèces de poissons dont le poisson des glaces, 1000 espèces de mollusques et d’éponges. On y rencontre de grands mammifères marins tels que le cachalot, le rorqual, la baleine (bleue, mégaptère, à bosse, beluga, minke, franche,...), l'orque, le dauphin, le morse, des poissons de grandes tailles tels que le saumon, la  morue, le crabe centolla (1m d'envergure !), sans oublier toutes les communautés benthiques (étoiles de mer, oursins, vers, ...), la microfaune jusqu'au krill et le zooplancton ainsi que la flore marine dont les immenses algues laminaires, le kelp. C'est le havre du lion de mer, des phoques (mangeur de crabe, léopard, de Weddell...), des grands oiseaux (pétrels, albatros, cormoran, fulmar, skua, ...), des manchots (Adélie et Empereur notamment), des pingouins et même des insectes (collemboles, coléoptère Ectemnorhinus viridis, papillon Embrionopsishalticella et diverses variétés de diptères). On trouve même 60 espèces de tardigrades.

En raison de la rudesse du climat, la flore Antarctique est plus primitive qu'en Arctique et subsiste sur les rochers et quelques zones humides (mousse Deschampsia antartica, lichens, algues). Il existe néanmoins deux espèces de fleurs dans la région de la péninsule Antarctique (la canche Antarctique ou Deschampsia antarctica et une variété de sagine, la Colobanthus subulatus, toutes deux originaires de la Terre de Feu). Fait à souligner, la population de canches Antarctique a augmenté au cours de ses dernières années, sans doute suite au réchauffement climatique.

Les régions polaires nous gratifient aussi de phénomènes météorologiques et géomagnétiques exceptionnels par leur beauté. A gauche, des nuages nacrés observés depuis McMurdo en 2004 par Cherie Ude. Voici une seconde image prise de la même base près de la croix de Vince par Seth White en 2002. Aux latitudes polaires, ces nuages sont situés dans la stratosphère entre 15 et 25 km d'altitude. Au centre, un magnifique halo solaire complet photographié par Marko Riikonen au Pôle Sud le 11 janvier 1999. A droite, une aurore australe (draperie) photographiée par Jeff Cohen depuis la base Halley.

Recherche scientifique et tourisme

L'Antarctique bénéficie de conditions environnementales excellentes pour la recherche scientifique. En effet, son isolement l'a relativement épargnée de la pollution industrielle et la relative faible épaisseur de l'atmosphère permet d'observer le ciel dans des conditions qu'on ne rencontre ailleurs qu'en haute altitude, au-delà de 5000 mètres.

Ici la Science est mise en excergue et on lui consacre tout son temps, 24 heures sur 24 et 365 jours par an. Les scientifiques installés en Antarctique font partie de 40 nations différentes, certaines confiant malgré tout leurs intérêts à des militaires sous couverts de fonctionnaires civils (NOAA et NAVY par exemple). 1200 chercheurs sont installés à McMurdo et plus de 2000 sur tout le continent blanc. Les uns étudient le réchauffement global de l'atmosphère, les autres les changements dans la concentration d'ozone atmosphérique, ou encore la climatologie, la glaciologie, le géomagnétisme, l'astronomie, le bilan radiatif de la terre, le rayonnement ultraviolet, la circulation océanique, les écosystèmes marins, les météorites, ...

A voir : Photos des glaces Antarctique par Timothy Wolcott

A gauche, un glacier de la barrière de glace Antarctique dont les parois mesurent des dizaines de mètres de hauteur en train de fondre et dont les glaçons remplissent la mer d'un champ de glace. A droite, le chenal de Lemaire en Antarctique. Documents Amin Rose et R.Bak.

Aujourd'hui l'Antarctique n'est plus le continent isolé qu'il était au début du siècle dernier. Comme les oiseaux migrateurs, pendant le printemps et l'été austral, des touristes viennent y passer quelques heures ou quelques jours en excursions organisées depuis le Chili ou l'Argentine (Ushuaïa), des chercheurs, des reporters, des propriétaires de voiliers et des plongeurs viennent y observer la nature.

L'action de l'IAATO

Dans les années 1950, quelque 500 touristes privilégiés visitaient l'Antarctique. Par comparaison, au cours de la saison 2018/2019 selon l'IAATO (International Association of Antarctica Tour Operator) 55489 touristes transportés par une centaine de navires ont débarqué en Antarctique, principalement dans la péninsule Antarctique. C'est 20% de plus que durant la saison 2016/2017.

L'exploration de l'Antarctique en voilier. A réserver aux amateurs de nature sauvage et aux téméraires que le froid ne rebute pas. Document Croisières Valhalla.

Dans un milieu froid et isolé comme l'Antarctique, un des derniers sanctuaires de la planète, la préservation du biotope est un enjeu majeur. Sans avoir été sensibilisé et sans contrôle des équipages, le débarquement continu de milliers de touristes peut rapidement gêner la faune locale qui finira par déserter les lieux sans garantie de retouver un autre site de reproduction ou une autre aire de repos. Même chose pour la flore qui peut être fragilisée, endommagée ou détruite suite au passage répétitif de centaines de touristes. Et ne parlons pas des déchets et autres polluants et des éventuels virus que transportent ces milliers de personnes.

Conscient du problème et de l'impact que nous pouvons créer sur la biosphère, depuis 1991 l'IAATO s'est donnée pour objectif de promouvoir un tourisme respectueux en Antarctique, tant d’un point de vue patrimonial que vis-à-vis du monde vivant et des constructions établies sur le continent blanc. L'IAATO participe également aux réunions consultatives du Traité sur l’Antarctique.

Pour toute personne qui débarque en Antarctique, le mot d'ordre est le même : "Regardez, travaillez et amusez-vous mais n'abandonnez derrière vous que vos empreintes", un slogan que nous pourrions appliquer à tout environnement !

L’IAATO a établi une "charte qualité" dans laquelle elle demande à ses membres de respecter un certain nombre de directives visant à protéger l’environnement, et ce en accord avec les signataires du Traité Antarctique et des membres de la communauté scientifique. Parmi ces règles citons l'interdiction de débarquer pendant les périodes de reproduction sur certains sites ou si le chef d’expédition estime que le débarquement dérangerait les animaux, le respect des distances maximales d’approche de la faune, une limite fixée à 100 passagers autorisés à débarquer en une seule fois, l’interdiction à un second navire de se trouver au même moment au même endroit que le précédent, le nettoyage des bottes et vêtements avant et après débarquement au moyen de bacs de décontamination afin de limiter le risque de transport de germes d’un site à un autre, etc.

Ces règles s'étendent à la logistique et l'organisation de la vie à bord des navires : il est interdit de rejeter les déchets en mer, obligation de trier les déchets, de les recycler, de traiter les eaux usées, d'utiliser un carburant "marine gasoil" dans les eaux Antarctique afin d'éviter la formation de marée noire en cas d’accident, etc.

Touristes en Antarctique. Document Compagnie du Ponant.

En complément, l'IAATO et les membres d'équipages de ces expéditions ont un rôle éducatif; il faut en permanence sensibiliser le public sur les mesures de précautions à prendre pour limiter son impact négatif dans les sites visités et rester vigilant concernant les mesures de sécurité. A ce titre, le personnel d'encadrement présente généralement une longue expérience des régions polaires ou sont experts dans un domaine complémentaire (histoire, géopolitique, sécurité, faune, flore, navigation, etc.). Leur expertise leur permet non seulement d'encadrer les touristes mais également de veiller à ce que les règles de sécurité soient appliquées.

Enfin, l’IAATO joue aussi un rôle d’observation, signalant notamment les carences des tours opérateurs, les activités illicites mais également l'apparition d'une nouvelle espèce ou tout phénomène inhabituel touchant la biosphère locale.

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Les changements climatiques

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