Glace

Description Description

Dans les océans, on distingue la glace de mer (la banquise) formée à partir de l’eau de mer (salée) et les icebergs, formés à partir d’eaux continentales (douces).

La glace de mer se forme lorsque les températures des eaux océaniques atteignent le point de congélation, environ -1.8°C, température variant en fonction de la salinité des eaux. La glace de mer croît en superficie et en épaisseur, pour former la banquise, dès la fin de l’automne et durant l’hiver. La glace pluriannuelle, qui ne fond pas d’une saison à l’autre peut atteindre une épaisseur d’environ 3 m.

Cette glace dérivante s’entrechoque, se déforme et se fissure parfois. Ces zones fissurées ouvrent des zones libres de glace appelées « leads » et polynies. Par ces trous dans la glace, d’une couleur plus sombre que la glace, ou autrement dit, d’un albedo moins important que sur les zones recouvertes de glace, le rayonnement solaire se réfléchit moins. Par conséquent, par ces « trous » dans la glace, l’océan absorbe davantage d’énergie, ce qui accélère leur réchauffement. La fonte de la banquise n’apporte pas d’eau à l’océan et ne participe donc pas à l’élévation directe de son niveau. Cependant, la fonte accrue de la glace augmente le rayonnement solaire absorbé à la surface de l’océan, ce qui amplifie leur réchauffement.

Les icebergs se forment à partir de glaces continentales, lesquelles s’écoulent jusqu’à l’océan sous forme de plateformes de glace flottantes. Des blocs de glace se disloquent de ces plateformes et quittent le continent pour dériver au gré des courants et des vents. Les plus gros icebergs atteignant jusqu’à plusieurs dizaines de km, peuvent dériver ainsi pendant plusieurs années sur des trajectoires de plusieurs milliers de km.

Le suivi des glaces de mer et de la fonte des glaces continentales sont des indicateurs essentiels pour évaluer l’ampleur du changement climatique.

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Mesures satellite

Les caractéristiques physiques de la glace de mer et des icebergs ainsi que leur variabilité spatio-temporelle sont bien décrits par télédétection spatiale, qu'il s'agisse de techniques de radars imageurs, de radars altimètres, ou optiques. Petit tour des capteurs satellites à l'origine des produits "glace" diffusés dans le catalogue ODATIS:

Les capteurs imageurs SAR, en bande C sur le satellite Sentinel-1 par exemple, opèrent la cartographie systématique des glaces de mer et est capable de mesurer l'étendue des glaces. Les capteurs micro-ondes passifs du radiomètre SSM/I et SSMIS sont également utilisés pour calculer la concentration des glaces de mer.

Les radars altimètres des missions satellites dont l'orbite très inclinée est capable d'atteindre les hautes latitudes (Envisat, Saral, Cryosat) permettent de déterminer l'extension, l'épaisseur et le volume de la glace de mer (corrigée de l'épaisseur de neige à leur surface). Ce sont aussi ces capteurs qui sont utilisés pour détecter les "trous" dans la banquise (polynies, leads) et capables de suivre la dynamique de déformation de la banquise.

Les radars altimètres sont aussi utilisés pour la détection des icebergs, leur volume de glace mensuel, la probabilité de présence d'icebergs et la superficie moyenne des icebergs.

Les propriétés de rétrodiffusion des diffusiomètres (AMI WIND sur les satellites ERS, ASCAT sur les satellites METOP par exemple) permettent de surveiller l'étendue et les arêtes de la glace de mer (en distinguant les eaux ouvertes des glaces de mer), mais aussi l'âge de la glace de mer.

Plus d'information:

Multimedia

  • Animation illustrant la concentration et la superficie de la glace de mer dans l'océan Arctique en 2017, à partir de mesures SSMI traitées par le Centre de Données et Services Brest, au CERSAT. L'animation est aussi disponible avec une meilleure résolution en téléchargeant le fichier au format .avi.
  • Sur le site AVISO+, vidéo produite par le CNES en 2015, sur le suivi des glaces de mer en Actique.
  • Animation de la dérive de l'iceberg A56 dans l'océan Atlantique sud, entre mars et octobre 2016 en fonction de la température de surface.
  • sur le site de l'ESA, rubrique Space in Videos, en anglais, Hidden ice canyons in the making, genèse d'un iceberg

Publications scientifiques

Glace de mer

  • Frappart, F, Benoit Legresy, Fernando Niño, Fabien Blarel, Nicolas Fuller, Sara Fleury, Florence Birol, and S. Calmant. 2016. An ERS-2 Altimetry Reprocessing Compatible with ENVISAT for Long- Term Land and Ice Sheets Studies. Remote Sensing of Environment, no. 184: 558–81. doi:10.1016/j.rse.2016.07.037.
  • Girard-Ardhuin, F., and R. Ezraty, 2012 : Enhanced Arctic sea ice drift estimation merging radiometer and scatterometer data. IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, vol. 50, n. 7, pp 2639-2648. doi : 10.1109/TGRS.2012.2184124.
  • Guerreiro K., Fleury S., Zakharova E., Rémy F., Kouraev A., 2016. Potential for Estimation of Snow Depth on Arctic Sea Ice from CryoSat-2 and SARAL/AltiKa Missions. Remote Sensing of Environment 186 (December): 339–49. doi:10.1016/j.rse.2016.07.013.
  • Krumpen, T., M. Janout, K.I. Hodges, R. Gerdes, F. Girard-Ardhuin, J.A.H. Hölemann, S. Willmes, 2013 : Variability and trends in Laptev sea ice outflow between 1992-2011. The Cryosphere, vol. 7, pp 349-363. DOI : 10.5194/tcd-7-349-2013. 
  • Hippert A. 2016, Diminution du volume de la glace de mer de l’Océan Arctique : étude des incertitudes de mesures de l’épaisseur de glace liées à la neige, rapport de stage de fin d'études, pdf
  • Krumpen, T., M. Janout, K.I. Hodges, R. Gerdes,  F. Girard-Ardhuin, J.A.H. Hölemann, S. Willmes, 2013 : Variability and trends in Laptev sea ice outflow between 1992-2011. The Cryosphere, vol. 7, pp 349-363. doi : 10.5194/tcd-7-349-2013, (pdf)
  • Rozman, P., J. Hölemann, T. Krumpen, R. Gerdes, C. Köberle, T. Lavergne, S. Adams, F. Girard-Ardhuin, 2011 : Validating satellite derived and modeled sea ice drift in the Laptev sea with In Situ measurements of winter 2007/08. Polar Research, vol. 30 (7218). DOI : 10.3402/polar.v30i0.7218
  • Sumata, H., T. Lavergne, F. Girard-Ardhuin, N. Kimura, M.A. Tschudi, F. Kauker, M. Karcher, R. Gerdes, 2014 : An intercomparison of Arctic ice drift products to deduce uncertainties estimates, J. Geophys. Res., vol. 119, pp 4887-4921, doi: 10.1002/2013JC009724.
  • Télédétection satellitaire des surfaces enneigées et englacées, Télédétection satellitaire des surfaces enneigées et englacées, page web externe.
  • Zakharova E.A., Fleury S., Guerreiro K., Willmes S., Rémy R., Kouraev A ., Heinemann G., 2015. Sea iceleads detection using SARAL/AltiKa altimeter. Marine Geodesy, 38(S1), 522-533, doi 10.1080/01490419.2015.1019655

Icebergs

  • Merino Nacho M., Le Sommer J., Durand G., Jourdain N., Madec G., Mathiot P., Tournadre J., 2016, Antarctic icebergs melt over the Southern Ocean : climatology and impact on sea ice, Ocean Modelling, August 2016, Volume 104, Pages 99-110, DOI: 10.1016/j.ocemod.2016.05.001, pdf
  • Tournadre J., Accensi M., Girard-Ardhuin F., 2013, The ALTIBERG iceberg data base, Doc. Tech. LOS, pdf 
  • Tournadre, J. N. Bouhier, F. Girard-Ardhuin, F. Rémy, 2015 : Large icebergs caracteristics from altimeter waveforms analysis. Journal of Geophys. Res., vol 120, pp 1954-1974. DOI : 10.1002/2014JC010502.
  • Tournadre, J., N. Bouhier, F. Girard-Ardhuin, F. Rémy, 2016: Antarctic icebergs distributions 1992-2014. Journal of Geophys. Res., vol 121, pp 327-349. DOI : 10.1002/2015JC011178