Qu'est-ce que la cryosphère?
Qu'est-ce que la cryosphère?
La cryosphère est la partie gelée de la surface de la Terre. Cela comprend les glaciers, la neige, la glace de mer, la glace d'eau douce, le pergélisol, les calottes glaciaires et les inlandsis. La cryosphère joue un rôle important dans le climat mondial en influençant l'hydrologie, les nuages, les précipitations et la circulation de l'atmosphère et des océans. Le terme cryologie fait référence à la science des cryosphères et la déglaciation correspond à la perte de la cryosphère (comme la réduction de la teneur en glace globale due au réchauffement de la planète).
Propriétés physiques de la cryosphère
L'existence de la cryosphère varie considérablement en fonction de son emplacement spécifique dans le monde. Par exemple, la neige et la glace d'eau douce peuvent n'exister qu'en hiver dans de nombreux endroits, alors que de nombreux glaciers sont gelés depuis plus de 10 000 ans. L’Antarctique abrite la majorité du volume de glace mondial, mais l’hémisphère nord abrite la plus grande zone de cryosphère. Les chercheurs en climatologie s'appuient sur des mesures de la cryosphère pour obtenir des informations sur le changement climatique mondial.
La cryosphère affecte le climat de la planète selon trois propriétés distinctes: la réflectance de la surface, la diffusivité thermique et la chaleur latente.
Réflectance de surface
Une grande partie de la cryosphère reflète le rayonnement solaire du soleil; cette réaction est appelée réflectance de surface. La réflectance de surface est mesurée par la différence entre le rayonnement solaire réfléchi et incident, appelé albédo. En d'autres termes, l'albédo est le pouvoir réfléchissant d'une surface particulière. Certains des taux d'albédo les plus élevés, entre 80% et 90%, se retrouvent dans des zones couvertes de neige toute l'année.
En automne et au printemps, les taux d'albédo sont plus élevés près des pôles. Une partie de cette réflectivité accrue est absorbée par la couverture nuageuse, qui est particulièrement élevée pendant ces mêmes saisons. En avril et en mai, les niveaux de rayonnement solaire les plus élevés des zones couvertes de neige du monde ont donc le plus grand effet sur le bilan radiatif mondial.
Diffusivité thermique
La diffusivité thermique fait référence à la vitesse à laquelle la chaleur peut transférer à travers un objet particulier. Il est déterminé en divisant la densité et la capacité thermique. En termes simples, il est également connu comme «froid au toucher» un objet particulier peut être. La chaleur se déplace beaucoup plus lentement dans la glace et la neige que dans l'air. Cela signifie que la neige et la glace aident à isoler le sol et l'eau du transfert de chaleur. La chaleur est encore plus lente lorsque la couverture de neige et de glace atteint 30 à 40 centimètres. Cela permet de garder le tout sous la neige et la glace légèrement plus chaudes en hiver et légèrement plus fraîches en été. La diffusivité thermique joue également un rôle important dans le climat.
Chaleur latente
La chaleur latente désigne l'énergie libérée ou stockée dans des conditions de température constante. Par exemple, la chaleur latente requise pour fondre la glace est relativement élevée. En d’autres termes, dans la cryosphère, la chaleur latente est l’énergie nécessaire pour changer l’état de l’eau (du gaz au liquide en du solide). Le réchauffement et le refroidissement de la couverture de neige et de glace contribuent aux changements climatiques à travers le monde. Lorsque l'eau s'évapore de la surface de la terre, elle devient de l'humidité dans l'atmosphère. Par exemple, on pense que la saison de la mousson estivale en Eurasie est due aux caractéristiques de refroidissement de la neige et des sols humides au printemps.
Types de cryosphère
Comme mentionné précédemment, la cryosphère désigne toutes les zones gelées du monde entier. Cela inclut: la neige, la glace de mer, la glace d'eau douce, les sols gelés et les glaciers.
Neige
La neige constitue la deuxième plus grande superficie de la cryosphère, couvrant plus de 18 millions de kilomètres carrés. La majeure partie de cette zone est située dans l'hémisphère Nord et s'étend entre 17, 9 millions de milles carrés en hiver et seulement 1, 46 million de milles carrés en été. La couverture de neige en Amérique du Nord est restée presque la même au cours de la majeure partie de ce siècle, malgré la hausse de la température au printemps. Cependant, ce n'est pas le cas en Eurasie, où la couverture de neige a diminué.
La fonte des neiges en montagne alimente l'essentiel de l'eau des ruisseaux et des eaux souterraines du monde entier. Cela aide à comprendre pourquoi les montagnes représentent environ 40% des aires protégées mondiales. Les chercheurs s’attendent à ce que les changements climatiques mondiaux affectent les niveaux de précipitation, la quantité et le moment de la fonte des neiges. Cela affectera à son tour les procédures de gestion de l'eau dans le monde entier.
Glace de mer
De grandes portions de l'océan près des pôles nord et sud sont recouvertes de glace. Dans l'hémisphère sud, la glace de mer couvre entre 6, 56 millions de milles carrés et 7, 7 millions de milles carrés en septembre. En février, ce nombre pourrait descendre à 1, 15 million de miles carrés. La variation saisonnière n’est pas aussi marquée dans l’hémisphère Nord. La banquise dans la région arctique est en diminution constante d’environ 2, 7% tous les 10 ans de 1978 à 1995. De 1978 à 2012, cette mesure a été réduite à 3, 8%. La région antarctique a toutefois indiqué une augmentation d’environ 1, 3% par décennie.
Glace d'eau douce
La glace d'eau douce peut être trouvée dans les rivières et les lacs. En règle générale, il s’agit d’un événement saisonnier et n’est généralement pas observé toute l’année, comme la banquise. Étant donné que cette couverture de glace est présente chaque saison et sur une zone considérablement réduite, ses effets sur le climat sont minimes. Les enregistrements de la couverture et de la débâcle annuelles des glaces peuvent toutefois indiquer des changements du climat mondial. Cela est particulièrement vrai de la glace de lac. La débâcle des rivières est une source moins fiable d'informations sur les changements climatiques car elle est largement influencée par les modifications du débit d'eau et des températures environnantes.
Sol gelé
Le sol gelé comprend les zones de pergélisol. Dans l'hémisphère nord, le sol gelé couvre une superficie d'environ 20, 84 millions de miles carrés. Les zones de pergélisol ne sont pas aussi faciles à mesurer, mais les estimations suggèrent qu’elles couvrent 20% de la superficie terrestre de l’hémisphère Nord.
Pendant les saisons plus chaudes, il a été démontré que la profondeur du sol gelé a une influence sur les événements hydrologiques et géomorphiques. L'influence du pergélisol n'a cependant pas encore été identifiée. En effet, le pergélisol est constitué de glace, de sol et de roches à des températures de gel. La température du pergélisol en Alaska a augmenté de 2, 4 ° C au cours des dernières décennies.
Les glaciers
Les glaciers et les inlandsis sont considérés comme faisant partie de la cryosphère. Les deux sont constitués de grandes masses de glace qui reposent au dessus du sol. Ces masses de glace fondent, deviennent plus minces et se répandent plus largement à mesure qu'elles se déplacent à travers les terres. Environ 77% de l'eau douce du monde se trouve dans les inlandsis. L'eau des glaciers et des inlandsis peut rester gelée pendant 100 000 à 1 million d'années.
Les chercheurs étudient encore les effets des glaciers sur le changement climatique mondial. Actuellement, on pense qu'ils ont peu d'influence sur les températures mondiales. Cependant, les glaciers ont fondu à une vitesse accrue au cours des dernières décennies. Les estimations suggèrent qu'au cours du 20ème siècle, la fonte des glaciers et des inlandsis a contribué pour 33% à 50% à l'élévation du niveau de la mer.
Lorsque les glaciers et les calottes glaciaires atteignent les côtes, ils ont tendance à se détacher dans l'océan. Cette action est appelée vêlage. On pense que le vêlage est responsable de la majorité des pertes de masse observées dans les glaciers et les inlandsis. La calotte glaciaire du Groenland connaît actuellement une perte importante, mais la calotte glaciaire antarctique se développe. Malgré cela, les scientifiques craignent que la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental ne s’effondre dans l’océan. Son effondrement entraînerait une élévation du niveau de la mer de 19, 68 pieds à 22, 96 pieds, suffisamment pour causer des dégâts considérables aux communautés côtières du monde entier.
