2007 a été très calme du point de vue cyclonique, de même que les températures de surface sont restées sages malgré un El Nino en début d'année. Mais l'alarmisme médiatique n'est jamais pris en défaut de surenchère catastrophiste : c'est l'état de la banquise arctique, avec une forte diminution estivale, qui a joué depuis quelques mois le rôle d'indice anxiogène de "dérèglements sans précédent". Qu'en est-il au juste ? Comment cette anomalie s'inscrit-elle dans la longue durée ? Quelles en sont exactement les causes ? Voici une synthèse que quelques travaux récents permettant d'aller un peu plus loin que les effets d'annonce.

La glace pérenne de l’Océan Arctique a atteint en été 2007 son extension minimale depuis le début des mesures satellite (1979). Selon les données satellite NCEP/NOAA reproduites sur le site Cryosphere (animé par William Chapman), et les données du NSIDC (National Snow and Ice Data Center) l’anomalie estivale a été très marquée. Le précédent minimum de 2005 – 5,32 millions de km² – a chuté à 4,24 millions de km² en septembre 2007. On voit ci-dessous l’anomalie du mois de septembre 2007 (NSIDC) :

La diminution de l’extension de la banquise est plus marquée en été que dans toutes les autres saisons. La baisse de septembre est en moyenne de -10,2 % +/- 3,4 par décennie depuis le début des mesures satellite, celle de mars de -2,8 % +/- 0,8. Les autres mois se placent entre ces valeurs, généralement en dessous de 5 %/décennie. Toutes saisons confondues, la tendance est néanmoins clairement à la baisse sur la période 1979-2007, comme en témoigne ce graphique issu de la source Cryosphere.

Cette anomalie 2007 a bien sûr donné lieu à d’abondants commentaires depuis quelques mois, chacun y allant de sa prédiction (généralement catastrophique) sur l’avenir de la banquise estivale arctique. Elle pourrait totalement disparaître en 2040, en 2030, en 2020, en 2010… Un travail récent de Marika Holland et al. (2006) a montré que le plus « pessimiste » des runs d’ensemble de modèle CCSM3 prévoit un Océan Arctique presque libre de glace vers 2040, les autres plaçant cette date entre 2050 et 2080. (Il faudrait s’interroger sur le caractère « alarmant » en soi d’un Océan Arctique libre de glaces en été, mais ce n’est pas l’objet de cette discussion ; de même pour le caractère réaliste de ce genre de runs compte-tenu de la difficulté de modélisation de la dynamique des glaces et de la variabilité des régions polaires et sub-polaires, nous allons y venir).

En sciences climatiques, un « record » saisonier ou annuel n’a aucune valeur et une tendance significative (30 ans) s’apprécie elle-même sur une plus longue durée. La question est donc double :
- la tendance 1979-2007 observée par les satellites est-elle anormale au regard de l’évolution précédente de l’Arctique ?
- cette tendance est-elle due au réchauffement d’origine anthropique ou à d’autres causes ?


Déclin récent ou déjà ancien ?

Pour répondre à ces questions, nous allons commencer par un graphique extrait d’Une vérité qui dérange (Gore 2007). Il s’agit certes d’une œuvre de fiction, mais bien des chercheurs nous ont assuré que le documentaire et le livre d’Al Gore reflètent très correctement l’état des connaissances scientifiques. Voici donc l’état annuel de la banquise en Hémisphère Nord entre 1900 et 2005 selon le Nobel de la paix.

Cette courbe d’Al Gore n’est pas sans rappeler la fameuse « crosse de Hockey » : on voit une banquise stable jusqu’en 1975-80, qui plonge soudainement par la suite. Encore un indice de l’accélération récente du réchauffement. Il est cependant difficile de retrouver l’origine de cette courbe : la version française (comme la version américaine) du livre d’Al Gore mentionne comme source « Hadley Carter ». Cet individu ou cet organisme nous est inconnu, contrairement au Hadley Center, un célèbre centre de recherche anglais sur le climat. En fait, le Hadley Center a bel et bien publié en 2002 un papier de synthèse sur son analyse historique globale de la banquise (ainsi que des températures de surface de la mer et des températures nocturnes de l’air marin). Son premier auteur est Rayner et non Carter (Rayner 2002), mais on supposera que le lapsus scripturi d’Al Gore provient d’un passé politique très actif. Le graphique ci-dessous montre donc les reconstructions de la banquise en janvier (haut) et juillet (bas) pour six bases : HadISST1 (noir), GSFC (rouge), NIC (vert), Walsh et Chapman (bleu), GISST3.0 (pointillé noir).

Pour la surface estivale de la banquise, on constate que la tendance la plus marquée à la baisse commence à la fin des années 1970, ce qui correspond au début des mesures par satellite. Un nouvel instrument crée presque toujours de telles ruptures dans l’homogénéité des données, et c’est le cas aussi pour l’analyse des températures. Mais le problème en l’occurrence vient de la rareté et de l’imprécision des sources avant les satellites en rapport avec le phénomène étudié : pour mesurer l’étendue de la banquise, il faut par définition avoir une idée assez précise de ses limites géographiques sur tout le bassin péri-arctique. Or, les missions maritimes commerciales ou militaires, de même que les stations d’observation météorologique, étaient loin de se livrer systématiquement à cet exercice avant 1980, et moins encore dans la première partie du siècle.

L’essentiel des données antérieures à 1980 utilisées par le Hadley Center ou le GISS provient de bases historiques réunies et interprétées par John E. Walsh (Walsh 2001). En 2004, Ola M. Johannessen et 11 co-auteurs ont publié une nouvelle estimation de l’évolution historique des glaces arctiques, notamment fondée sur l’exploitation des observations russes puis soviétiques. Ce nouveau travail synthétise des données historiques sur 77 % du bassin arctique. Le graphique ci-dessous illustre ces données (en vert la base Walsh 2001 reprise par le GISS, le Hadley et Gore, en rouge la nouvelle base enrichie dite Zakharov, en noir les températures de surface en Arctique).

Le décrochage des années 1980 est nettement moins perceptible et l’on constate une baisse déjà prononcée de la surface de la banquise entre les années 1910 et 1940, à une époque où les températures de surface ont connu une hausse marquée. Sur la base Nasa GISS (carte ci-dessous), on peut ainsi constater que les températures printanières de l’Arctique, assez décisives pour la résistance des glaces en été, ont connu entre 1911 et 1940 des hausses fortes (entre 4 et 8°C). Il paraît assez logique que la banquise estivale ait enregistré l'effet de cette première hausse significative et rapide.

Les travaux de Johannessen et al. ont été appuyés plus récemment encore par une étude historique des limites de la banquise arctique dans les mers adjacentes (mer du Groenland, mer de Barents), par Dmitry Divine et Chad Dick (Divine 2006). Les chercheurs ont ici rassemblé toutes les données disponibles entre 1750 et 2002. Les deux graphiques ci-dessous montrent l’évolution de l’anomalie d’avancée de la banquise (en km ) en mer du Groenland et en mer de Barents sur l’ensemble de la période et sur trois mois (avril, juin, août).

Là encore, on n’observe pas une période de stabilité suivie d’une chute brutale dans les années 1980, mais une décroissance assez continue quoique variable selon les mois. Et là encore, l’évolution de la glace suit celle des températures, avec notamment la pause des années 1950-70, marquées par une phase de refroidissement. Divine et Dick soulignent d’ailleurs l’existence de deux oscillations naturelles dans l’évolution de la banquise, l’une de période 60-80 ans, l’autre de période 20-30 ans.


Les causes du déclin récent

Pourquoi donc la banquise estivale disparaît-elle ? La réponse souvent entendue est : c’est une nouvelle manifestation du réchauffement anthropique par les gaz à effet de serre et une nouvelle preuve de son accélération récente. Les différents travaux évoqués ci-dessous montrent que l’explication est un peu sommaire et que le retrait de la banquise est un phénomène déjà ancien, amorcé alors que le forçage anthropique des gaz à effet de serre était assez négligeable. Aujourd’hui encore, les gaz à effet de serre sont bien loin d’être le seul déterminant de l’évolution arctique. Dans un article de synthèse paru au printemps dernier, Mark C. Serreze, Marika Holland et Julienne Stroeve (NSIDC, NCAR) ont souligné que l’état de la banquise arctique est lié aux forçages radiatifs, mais également à une forte variabilité du système océan-atmosphère-glace. Les pressions atmosphériques, les températures et les vents varient selon des oscillations naturelles bien connues (NAO oscillation nord-atlantique, NAM mode annulaire boréal) et ils se trouvent que les années 1970-1995 ont été marquées par des anomalies positives très marquées, contribuant à expliquer la pente observée. Pour compliquer encore le schéma, les courants marins ont leur mot à dire. Les eaux chaudes du bassin Atlantique entrent dans l’océan Arctique par le détroit de Fram et la mer de Barents. Plusieurs pics d’arrivées massives d’eau chaude ont été enregistrés depuis le milieu des années 1990, entraînant des modifications de la couche froide halocline (CHL). D’autres travaux ont suggéré que les flux de chaleur océaniques entrant par le détroit de Bering ont également une influence sur l’état de la glace permanente arctique.

A ces données climatologiques plus complexes s’ajoutent bien sûr les conditions synoptiques. De même qu’une canicule isolée ne peut être attribuée au réchauffement climatique (qui en augmente la probabilité, mais n’en est pas la cause directe), une année à englacement estival très faible répond à des conditions précises de circulation. C’est ainsi que le premier facteur explicatif de la situation 2007 est un blocage persistant dans des conditions de vent et de pression exceptionnelles - blocage ayant donné un visage assez anormal à l’été 2007 dans tout l’Hémisphère Nord -, comme ont jugé bon de le rappeler Julia Slingo et Rowan Sutton dans un courrier à la revue Nature, qui incriminait sans discernement le « réchauffement global » (Slingo 2007).

Enfin, les forçages radiatifs anthropiques ne se limitent pas aux gaz à effet de serre. Dans un papier paru récemment, Flanner et al. (2007) ont montré que la suie de carbone (notamment issue des feux de forêt en région boréale) modifie la réflectance de la neige ou de la glace et que ce forçage peut représenter jusqu’à trois fois la valeur du forçage CO2 dans les régions arctiques, entre avril et septembre. La diabolique gaz carbonique est bien loin d'être l'alpha et l'oméga des évolutions climatiques locales ou globales, malgré tout l'effort des médias pour entretenir sa légende noire.

Pour conclure et synthétiser :
- L’anomalie estivale de l’étendue de la banquise arctique a été très marquée en 2007, avec un déclin annuel sans précédent depuis le début des mesures satellite.
- Ce phénomène s’inscrit dans une tendance longue à la diminution de la banquise, de manière certaine depuis le début des mesures satellites (1979), de manière très probable depuis 100 ans.
- Le forçage radiatif des gaz à effet de serre est une des causes probables de ce déclin, mais elle est bien loin d’être isolée et l’on ne peut aujourd’hui quantifier les parts respectives de ce forçage, des autres forçages anthropiques (suie de carbone, aérosols) et des facteurs de variabilité naturelle de la circulation océan-atmosphère.

Références :
Divine D.V., C. Dick (2006), Historical variability of sea ice edge position in the Nordic Seas, J. Geoph. Res., 111, C01001.
Flanner M.G. (2007), Present-day climate forcing and response from black carbon in snow, J. Geophys. Res., 112, D11202.
Gore Albert Jr (2007), Une vérité qui dérange, La Martinière.
Holland M. et al. (2006), Future abrupt reductions in the summer Arctic sea ice, GRL, 33, L23503, doi:10.1029/2006GL028024.
Johannessen O.M. et al. (2004), Arctic climate change: observed and modelled temperature and sea-ice variability, Tellus A, 56, 328-341.
Rayner N.A. et al. (2002), Global analyses of sea surface temperature, sea ice, and night marine air temperature since the late nineteenth century, J. Geophys. Res., 108, NOD14, 4407.
Serreze M.C et al. (2007), Perspectives on the Arctic’s shrinking sea-ice cover, Science, 315, 1533-36.
Slingo J. R. Sutton (2007), Sea-ice decline due to more than warming alone, Nature, 450, 27.
Walsh J.E., W.L. Chapman (2001), 20th-Century sea-ice variations from observational data, Annals of Glaciology, 33, 444-448.