Carotte de glace

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Une carotte de glace est un échantillon de glace, retiré de calottes glaciaires, formé par compression de couches de neiges successives, année après année : une découpe verticale de glace contient donc des couches de plus en plus anciennes à mesure qu'on s'enfonce vers le centre de la Terre. Les propriétés de formations de la glace, les composés et éléments chimiques qui s'y trouvent peuvent être étudiés en vue d'une reconstruction plus ou moins précise du climat des années passées.
L'action d'extraire l'échantillon de glace s'appelle le carottage qui est un type de forage.

Une mémoire du passé

Les carottes de glace sont en fait d'excellents « enregistrements » des variations climatiques. Cela tient à la façon dont la neige se transforme en glace à travers différents processus de déposition et redéposition. La neige fraîche, qui tombe en surface, contient des gaz, des impuretés (particules terrigènes, notamment), des substances radioactives… qui seront assimilés de différentes façons dans les futures couches de glace. Une carotte de glace permet ainsi de retrouver des tendances climatiques en fournissant des renseignements sur la température, le volume des océans, le niveau de précipitations, la chimie et la composition des gaz de la troposphère ; sur les éruptions volcaniques, les variations de l'activité solaire, les interactions neige-air locales, l'extension des déserts, les feux de forêt notables, etc. Plus la carotte de glace est longue, c'est-à-dire profonde, plus il est possible de remonter loin dans le passé. Les scientifiques ont d'abord étudié des carottes de glace permettant de remonter quelques années en arrière seulement ; les plus récents forages ont mis à leur disposition des carottes où des centaines de milliers d'années sont enregistrées (jusqu'à 800 000 ans pour la carotte de l'EPICA).

Taux d'accumulation

Comparaison entre le flux de carbone vers l'atmosphère dû à la consommation des énergies fossiles et la concentration atmosphérique en CO2 mesurée soit directement soit dans des carottes de glace.

Un point très important est la résolution d'une carotte de glace. Cette résolution temporelle est définie comme la plus courte période de temps qui peut être distinguée avec certitude d'après les caractéristiques de la glace. Elle est tributaire du taux d'accumulation, c'est-à-dire de l'importance des précipitations neigeuses. Une longue carotte de glace est de moins en moins « précise » en profondeur, car les couches se tassent sous le poids des couches supérieures. Ainsi, les couches superficielles correspondent à une saison ou à une année, tandis que les couches plus profondes ne permettent plus de distinguer une année précise. La précision passe au millier d'année, voire à plusieurs milliers d'années en profondeur. Une carotte de glace extraite et conservée dans de bonnes conditions sur un site bien choisi — grande profondeur de la couche de glace, peu de contractions déformant la glace — permet de reconstituer le climat sur des centaines de milliers d'années et d'après un grand nombre de paramètres. C'est cette variété de paramètres qui fait de la carotte de glace un si puissant et riche outil en paléoclimatologie, comparativement à ce qu'il est possible de faire en dendrochronologie, par exemple. De nouvelles analyses et des forages positionnés dans des dômes glaciaires (partie la moins déformée) devraient améliorer la précision chronologique des sondages, grâce notamment aux mesures fines de méthane, de dioxyde de carbone (gaz à effet de serre), de béryllium 10, etc.

Portion de carotte du forage GISP2 à la profondeur de 1837 m : les couches annuelles sont visibles.

Déductions, intérêts et limites

L'identification des isotopes de l'oxygène (¹⁶O et ¹⁸O) présent dans les bulles d'air prises dans les carottes de glace ainsi que les isotopes de l'hydrogène (¹H et ²H) permet de déduire quelle température ambiante la Terre avait au moment de la glaciation par le calcul des rapports isotopiques (plus une strate d'une carotte contient d'isotopes lourds par rapport aux isotopes légers plus l'atmosphère dans laquelle elle s'est formée était chaude)^[1]. Des modèles d'interprétation doivent cependant être constitués, car dans chaque strate de glace, l'âge du gaz piégé dans les bulles n'est pas exactement celui de la glace^[2], et l'écoulement des glaciers, comme la profondeur ont modifié certains paramètres qu'il faut rétrospectivement intégrer. Cette méthode de datation, qui utilise aussi des "carottages dans les sédiments des fonds océaniques" (Ocean Drilling Program), se nomme chronologie isotopique.

Voir aussi

Articles connexes

• Courbe consolidée des températures globales depuis 650 000 ans présentée dans la conférence d'Al Gore, "Une vérité qui dérange".
• Paléoclimat | Histoire du climat
• Camp Century, une base militaire américaine des années 1960 au Groenland qui a fourni les premières carottes de glace

Liens externes

• Une animation sur "Les carottes de glaces: archives du climat", proposée par la Fondation polaire internationale

Notes et références

• Portail des sciences de la Terre et de l’Univers