Le glaciologue de Princeton affirme que plusieurs mégaprojets d'ingénierie peuvent aider à stabiliser les glaciers les plus dangereux du monde
La géoingénierie , comme vous le diront ses adhérents les plus fidèles, n'est pas seulement possible en principe - elle fonctionne déjà.
Ils disent qu'ils le savent parce que nous le faisons déjà - nous appelons simplement ce processus le réchauffement climatique. L'humanité libère chaque année des milliards de tonnes de gaz à effet de serre dans l'atmosphère et, par conséquent, nous avons déjà créé un système climatique différent: plus chaud, plus humide et moins flexible que celui dans lequel les gens vivaient depuis l'avènement de l'agriculture.
Jusqu'à présent, les moyens les plus prometteurs et les moins coûteux pour inverser ces changements abordent également la question au niveau mondial. Les chercheurs discutent de la façon dont les avions peuvent périodiquement pulvériser du gaz dans la haute atmosphère, ce qui empêchera une partie de la lumière du soleil d'atteindre la surface de la Terre, ce qui refroidira le globe. Cette idée est activement discutée et appelée géo-ingénierie solaire. En août 2017, il a été
discuté par plus d'une centaine de scientifiques lors d'une conférence informelle; L'université de Harvard a ouvert un centre pour étudier cette question pour 7,5 millions de dollars.
Mais les effets secondaires négatifs de cette technologie ne sont pas prévisibles. Il peut créer des régions gagnantes et perdantes en refroidissant certains endroits et en déclenchant la sécheresse dans d'autres. Et si une approche plus étroite est adoptée? Et si les scientifiques pouvaient empêcher un symptôme catastrophique du changement climatique - une élévation rapide du niveau de la mer, par exemple - sans interférer à nouveau dans la nature?
Michael Wolovick, postdoctorant en glaciologie à l'Université de Princeton, pense que c'est possible.
Au cours des deux dernières années, Volovik a étudié la question de savoir si un ensemble de projets de géo-ingénierie étroitement ciblés peut retarder l'élévation du niveau de la mer pendant plusieurs siècles et donner aux gens le temps de s'adapter aux changements climatiques, et probablement de les inverser. Il étudie s'il est possible de construire des murs sous-marins près des glaciers les plus instables du monde - à savoir, d'énormes tas de sable et de pierres qui s'étendent sur plusieurs kilomètres le long du fond marin - pour changer la réaction des glaciers pour réchauffer les océans et l'atmosphère, pour ralentir ou inverser radicalement leur effondrement.
S'ils fonctionnent comme prévu, ces énormes murs peuvent faire en sorte que les glaciers restent intacts 10 fois plus longtemps que si rien n'était fait. Dans les simulations les plus simples, la présence de murs conduit au fait qu'un glacier qui s'effondrerait après 100 ans coûterait mille autres.
Volovik a présenté son travail en décembre 2017 lors de la réunion annuelle de l'American Geophysical Society, où j'ai vu son travail. Au cours des prochaines semaines, nous avons discuté avec lui de ce sujet.
«L'une des raisons pour lesquelles je présente ce projet est que des mesures étroitement ciblées peuvent conduire à de meilleurs résultats. La géo-ingénierie solaire à grande échelle affecte l'échelle de la planète entière, mais les problèmes de cette approche peuvent également se révéler planétaires », m'a-t-il dit.
Sa suggestion, qui jusqu'à présent n'a pas été décrite en détail dans les médias, est d'essayer de travailler avec la source du problème. Les glaciers du Groenland et de l'Antarctique, qui entraîneront la montée la plus rapide du niveau de la mer, sont désormais relativement bien maîtrisés. Les tentatives de faire quelque chose avec elles seront différentes d'essayer de déformer le système météorologique mondial mouvementé.
«Ils ont une échelle géographique plus petite», a-t-il déclaré. "Obtenez beaucoup plus pour le même argent, en termes de l'influence publique exercée par ces ruisseaux de glace et de glaciers."
«Nous devons réfléchir à la manière de résoudre ce problème», a déclaré Robin Bell, professeur de glaciologie à l'Université Columbia et récemment élu président de l'American Geophysical Society, une organisation de plus de 60 000 scientifiques en sciences de la Terre.
"Nous, en tant que scientifiques, pouvons apporter des contributions individuelles, et nous passons également beaucoup de temps à comprendre comment fonctionne la Terre", m'a dit Bell. Elle était conseillère de Volovik lorsqu'il écrivait un doctorat en Colombie. Ils ont utilisé le radar pour
étudier le mouvement de flexion et de torsion de la calotte glaciaire le long de la roche sous-jacente.
«En même temps, je pense qu'il appartient à un petit groupe de personnes qui ont dit - eh bien, y a-t-il quelque chose que nous pourrions faire pour ralentir l'impact de la glace sur le changement climatique et changer ses mouvements à l'avenir? Dit-elle. - Pour les jeunes scientifiques, de telles déclarations comportent un certain risque, tout le monde veut que vous fassiez la même chose que tout le monde. Mais quelqu'un doit faire les premiers pas. "
Et bien que Volovik ait passé deux ans à étudier cette proposition à Princeton, ses idées restent dans le domaine théorique. Il faudra des années d'étude avant qu'elles ne deviennent réalisables. Et même s'ils semblent être des travailleurs, ils n'élimineront pas la nécessité de réduire les émissions de gaz à effet de serre. Le ralentissement de l'élévation du niveau de la mer n'affectera pas les autres effets du changement climatique - l'
arrivée brutale de températures élevées , les
sécheresses de dix ans , la
destruction à grande échelle des récifs coralliens .
Ces idées nous donneront juste un peu de temps, ralentissant la montée du niveau des océans. Mais pour 150 millions de personnes vivant sur la côte à un mètre et demi au-dessus du niveau de la mer, cela peut suffire.
Voici une description de l’idée de Volovik: comment cela devrait fonctionner, justification scientifique, avis d’expert.
Selon le plan de Volovik, il est nécessaire de construire ce qu'il appelle des «seuils»: d'énormes tas de matériaux plats reposant sur le fond de la mer. «Rien de particulièrement compliqué sur le plan technique», dit-il. «J'imagine un gros tas de sable ou d'autres matériaux meubles, et peut-être une couche extérieure de rochers qui le protège des marées.»
Juste en construisant ces murs géants devant les glaciers les plus instables du monde, dit Volovik, vous pouvez les empêcher de s'effondrer. Comment? Le processus semble contre-intuitif. Les rapides de Volovik ne dépasseront pas le niveau de l'eau. Ce ne seront pas les digues - pas les barrages qui entourent la Nouvelle-Orléans aujourd'hui, restreignant le mouvement de l'eau. Il s'agira simplement de changements dans la topographie sous-marine du plancher océanique.
Cependant, notre compréhension actuelle des causes de la fonte des plus grandes
calottes glaciaires suggère que ces murs peuvent réellement fonctionner. "La plus grande vulnérabilité de l'Antarctique que nous connaissons à partir de quelques décennies d'observations et de données qualitatives obtenues n'est pas tant dans l'air chaud que dans l'eau chaude", a déclaré Volovik.
Aujourd'hui, la surface de l'océan près de la plupart des calottes glaciaires est assez froide. Mais seule la couche supérieure d'eau est froide, et elle est située au-dessus d'une eau plus dense et plus chaude. Avec le mouvement de l'eau dans les océans, elle monte des profondeurs moyennes, s'approche du plateau continental de l'Antarctique et de ses énormes glaciers se terminant dans la mer.
Lorsque cette eau chaude atteint le glacier, elle éclabousse à la base de la «barrière de glace» - c'est ainsi que les scientifiques appellent l'endroit où la paroi avant du glacier est ouverte sur la mer. Là, l'eau chaude de l'océan se corrode et fait fondre la glace ouverte. L'eau du glacier devient mer, le niveau de la mer monte, le glacier recule.
Et ici, un fait clé est caché pour les futurs géo-ingénieurs: avec l'augmentation des températures mondiales, tous les glaciers géants du monde ne fondront pas. La deuxième plus grande calotte glaciaire du monde, située au Groenland, se situe principalement au-dessus du niveau de la mer et ne touche l'océan qu'en quelques points. «La calotte glaciaire du Groenland plonge son nez dans l'Atlantique Nord», explique Bell.
Maintenant, les eaux chaudes de l'océan corrodent certains des cours d'eau glacés les plus rapides du Groenland - y compris le
glacier Jacobshavn , qui produit plus d'icebergs que tout autre glacier du monde. Mais le Groenland est également situé entre le Canada et le nord de l'Europe, et recueille donc plus d'air chaud que son jumeau antipode de l'autre hémisphère. Environ la moitié de la perte annuelle de masse des glaciers se produit en raison de la fonte des surfaces - cela se produit lorsque l'air au-dessus de la calotte glaciaire devient trop chaud pour garder la glace.
Les icebergs du glacier Jacobshavn, l'un des rares grands glaciers du Groenland fondant au contact de l'océan, s'élevant au-dessus de l'eau, rencontrent la mer au bout du fjord de glace d'Illyulissat, illustré ci-dessus. Volovik rêve qu'un des premiers rapides sera construit à cet endroit.Par définition, la proposition de géo-ingénierie de Volovik ne peut fonctionner qu'avec la fonte provoquée par l'océan. Mais c'est bien: la fusion en surface, bien que constante, est lente. La fonte des océans est rapide et imprévisible, et c'est à cause de cela qu'au 21e siècle, l'essentiel de l'élévation catastrophique du niveau de la mer se produira. Tout cela grâce à l'Antarctique - plus précisément, la géographie unique de la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental (WAIS).
À la fin des années 1950, les scientifiques qui ont été les premiers à marquer le continent le plus au sud ont découvert que la calotte glaciaire de l'ouest de l'Antarctique était différente de celle du Groenland. Le bouclier du Groenland est situé sur le rocher sous-jacent au-dessus du niveau de la mer, et WAIS se trouve à l'image d'un bol géant situé dans la Terre. La majeure partie de sa roche sous-jacente est en dessous du niveau de la mer. Et tout cela est conservé par une physique étrange: «Puisque la roche est en dessous du niveau de la mer, la calotte glaciaire n'est attachée à sa base que parce qu'elle est trop épaisse pour nager», a expliqué David Vaughan, directeur de l'Antarctique britannique dans un ouvrage récent. examen.
Vingt ans plus tard, John Mercer, glaciologue à l'Ohio State University, a combiné cette caractéristique inhabituelle avec la nouvelle idée que les gens réchauffent le globe, polluant l'atmosphère avec du dioxyde de carbone. En 1978, dans la revue Nature, il a averti que l'interaction de l'eau chaude de l'océan et du bol rocheux de WAIS pouvait conduire au désastre.
À tout glacier se terminant dans l'océan, l'eau de mer chaude corrode et fait fondre la barrière, c'est pourquoi le niveau de la mer monte et le glacier recule. Mais la roche sous-jacente, WAIS, a un biais vers le centre du continent - ce qui signifie que la plupart de l'eau dans le glacier est plus proche de son centre, car elle est la plus élevée du centre. Ces deux faits réunis conduisent à un mécanisme terrible à croissance rapide et incontrôlée: à chaque mètre que WAIS recule, il donne à l'océan accès à plus d'eau qu'un mètre auparavant. En même temps, pendant la retraite, l'énorme poids de chaque jet de glace le poussera vers l'océan affamé.
Les glaciers reliant WAIS à l'océan ne disparaîtront pas seulement avec le temps. Ils accéléreront vers leur mort, déversant de plus en plus d'eau dans l'océan tous les dix ans, jusqu'à ce que WAIS disparaisse complètement. Ils s'effondreront et augmenteront le niveau de l'océan de 4,5 mètres.
C'est ce mécanisme que Volovik essaie d'arrêter. Ses modèles disent qu'en construisant simplement un seuil au fond de l'océan, nous retiendrons l'eau chaude et profonde et l'empêcherons d'atteindre le glacier. Si vous réduisez la quantité d’eau chaude qui lave la barrière du glacier, celle-ci cesse de reculer, et parfois elle gagne même en masse.
Le glacier Thwaites et le glacier de Pine Island surplombent la mer d'Amundsen en Antarctique occidentalPrenez le glacier Thwaites, l'un des plus grands courants glaciaires de la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental qui dépasse dans l'océan, et l'un des glaciers les plus inquiétants pour les scientifiques. Pour l'instant, Tuiteys recule de 1 km par an. Lorsque Volovik allume son modèle, il lui permet pour la première fois de travailler 100 ans sans construire de seuils afin de simuler le passage du temps et le début d'un grave réchauffement climatique. Vers la fin de la course, la barrière des Twights recule à 100 km de sa position actuelle.
Puis il construit un seuil virtuel. "Et puis il se stabilise et il peut récupérer", dit-il. "Dans certains cas, les Twights augmentent de plus en plus que le volume actuel, et dans ces cas, la barrière monte jusqu'au seuil."
Dans les modèles les plus optimistes, les plates-formes de glace - de la glace flottante s'étendant de la barrière à la mer - se dilatent et se connectent au seuil. Cela ralentit l'avancée du glacier et permet à la barrière d'avancer.
Et même dans les scénarios les plus pessimistes - lorsque Volovik demande au glacier simulé de subir une érosion et de détruire le seuil plus rapidement - l'humanité a encore du temps, car la durée de vie du glacier augmente de 400 à 500 ans.
Volvik prévient que ses modèles sont assez primitifs et que les estimations temporaires doivent donc être considérées comme des opportunités prometteuses et non comme des prévisions précises. "Vous n'avez pas à vous attendre à trop de la chronologie du modèle", dit-il. "Le processus simulé élimine de nombreuses petites irrégularités du fond, et ces irrégularités peuvent temporairement stabiliser la barrière de glace."
Il recommande que les personnes préoccupées par le sort des côtes construisent de tels rapides à deux endroits. Ils doivent d'abord être érigés dans les fjords des plus grands glaciers du Groenland, comme le Jacobschavn. Leur largeur ne dépasse souvent pas 2 à 3 km et leur drainage sous-marin ressemblera à d'autres travaux de génie civil à grande échelle, comme
les Palm Islands à Dubaï. Le Groenland est géré conjointement par le Danemark et le gouvernement national du Groenland, et ces deux organisations peuvent décider de travailler ensemble sur cette construction.
Si les rapides fonctionnent au Groenland, il recommande à l'humanité de les construire en Antarctique. Politiquement, ce sera assez difficile - 53 pays contrôlent l'Antarctique - et cela ira au-delà de tout projet de méga-ingénierie précédent. La partie du glacier Thwaites surplombant l'océan a une largeur d'environ 100 km. Le glacier de Pine Island Bay, un autre cours d'eau instable associé à WAIS, mesure environ 40 km de large. Les pays intéressés devront utiliser des sous-marins pour la construction dans les deux endroits, car certains des meilleurs endroits pour cela sont sous des plateaux de glace flottant à la surface de la mer.
Les amateurs de cross-country parcourent la piste glacée en Antarctique fin janvier 2014Et ils devront travailler vite. Au cours des deux dernières décennies, les scientifiques ont construit toute une constellation d'observatoires satellites sur le continent sud. Leurs mesures confirment que le retrait de la glace de l'ouest de l'Antarctique a déjà commencé. Le glacier est déjà plus court, se déplaçant plus rapidement et sa masse est inférieure à ce qu'elle était auparavant. Qu'il s'agisse ou non d'un véritable effondrement, il ne sera connu que quelque part en 2050.
S'il s'agit d'un effondrement, cela affectera plus sérieusement les États-Unis. Les plus grands glaciers du monde sont si énormes qu'ils ont leur propre champ gravitationnel, attirant l'eau de l'océan vers eux. Les côtes de l'Atlantique et du Pacifique sont au centre de l'influence gravitationnelle de WAIS, entraînant une augmentation de 25% de l'élévation du niveau de la mer à ces endroits.
Au cours des dernières années, certains scientifiques ont découvert plusieurs nouveaux mécanismes qui peuvent encore accélérer l'effondrement de WAIS. L'un d'eux est l'instabilité des pentes de glace de mer. En cours de retrait constant des glaciers, leur bord d'attaque peut s'élever à plus de 600 m au-dessus du fond de l'océan. La glace n'est tout simplement pas assez forte pour supporter un tel poids. Il s'effondrera et des débris de la taille d'un gratte-ciel tomberont dans l'eau.
Une autre raison est la fracturation hydraulique. Avec l'augmentation de la température de l'air dans l'Antarctique, des lacs d'eau peuvent se former sur des plateaux flottants. Ils sont capables de détruire rapidement la glace sous eux, comme cela s'est produit dans la mer de Larsen en 2002, lorsqu'un morceau de glace de la taille de Rhode Island [de la région de Tomsk / env. trans.] s'est effondré en quelques semaines seulement. Lorsque le plateau disparaît, les glaciers au sol derrière eux accélèrent leur voyage vers la mer.
Tous les glaciologues ne conviennent pas que les modèles informatiques décrivent correctement ces mécanismes. Par exemple, l'année dernière, Robin Bell et ses collègues ont découvert une énorme cascade sur le plateau antarctique, ainsi que de nombreuses autres caractéristiques qui indiquent que les lacs d'eau de fonte ne détruisent pas toujours les plateaux.
Mais si vous incluez ces données dans le modèle, les résultats sont effrayants. En 2013, le Panel international sur le changement climatique a prédit que d'ici 2100, le niveau de la mer n'augmenterait pas de plus de 98 cm. Et dans un article publié il y a un mois, les scientifiques ont pris en compte deux nouveaux mécanismes et déclaré qu'en 2100, le niveau de la mer était à son maximum en fait croître de 146 cm. 153 millions de personnes verront les inondations de leur propre maison.
Rob Dekonto, climatologue à l'Université du Massachusetts à Amherst, se dit sceptique quant à la technologie de Wolowick, mais il comprend pourquoi cela vaut la peine. «Je pense que j'ai essentiellement réagi comme ceci: d'accord, à court terme, nous allons ralentir ces processus», dit-il. "Et quand pouvons-nous décider que tout cela se passe vraiment?" Et est-ce une question d'investissement international dans des projets d'ingénierie? »
Il craint également que la proposition de Volovik ne traite que de l’eau chaude, alors que ses études indiquent que l’air chaud peut entraîner l’apparition de lacs d’eau de fonte, dont l’impact peut être catastrophique. «Dans les modèles avec un niveau élevé d'émissions, de longues périodes de température élevée de l'air en été apparaissent, et pour cette raison - une grande quantité d'eau de fonte.
Et nous savons que dans certaines conditions, cela a un très mauvais effet sur le plateau, quelle que soit la température de l'océan », dit-il. "Nous pouvons sauver Thwaites de la fusion de bas en haut, mais que se passe-t-il si toute cette surface est recouverte d'une énorme quantité d'eau de fonte chaque été?"Ken Caldeira, climatologue à l'Institut des sciences. Carnegie, a déclaré qu'il aimerait écouter les opinions des ingénieurs avant de dépenser de l'énergie sur ce plan. «Sans quantification ni consultation d'ingénieurs, ce n'est qu'une expérience de réflexion avec la modélisation», écrit-il dans un e-mail. "Je n'ai pas suffisamment de qualifications pour évaluer cette proposition, mais je suis sceptique à ce sujet."Des plans de géo-ingénierie WAIS en échec ont déjà eu lieu dans le passé. Les glaciologues ont déjà évalué l'idée de pomper l'eau de mer dans le centre de l'Antarctique pour geler et réduire le risque d'élévation du niveau de la mer. En 2016, Katya Friler de l'Institut de recherche sur le climat de Potsdam et ses collègues ont étudié cette idée et ont constaté que de telles actions accéléreraient en fait le mouvement des glaciers, en utilisant jusqu'à 7% de la production mondiale d'énergie.«En ce qui concerne la géo-ingénierie, je soutiens toujours de laisser les combustibles fossiles dans le sol et de compter sur des technologies éprouvées et existantes telles que les énergies renouvelables», a écrit Dekonto dans un e-mail.Volovik lui-même est du même avis. «Il est important de souligner que toute géo-ingénierie ne remplace pas un plan de réduction des émissions», m'a-t-il dit. "L'élévation du niveau de la mer n'est pas la seule conséquence négative du changement climatique, et la géo-ingénierie glaciaire ne fait rien avec l'expansion thermique et l'acidification des océans, ainsi qu'avec les périodes de chaleur soudaine."«D'ailleurs», ajoute-t-il, «ce n'est pas éternel. - Le sort final de la calotte glaciaire antarctique est étroitement lié aux émissions totales de carbone. Si nous brûlons tout le carbone de la terre, tout l'Antarctique finira par fondre. »Un tel avertissement a été fait par tous les glaciologues - et il convient bien à notre période historique ambiguë. Dans presque toutes les estimations de l'élévation du niveau de la mer, il est entendu que les gens continueront de brûler des combustibles fossiles à une vitesse énorme, en particulier dans les régions les plus sous-développées du monde. Cette prédiction se réalisera-t-elle? Les événements se contredisent trop pour que cela soit prévisible. Considérez, par exemple, les dernières nouvelles: la Chine pourrait interdire l'utilisation de voitures à essence, tandis que les entreprises chinoises continuent de construire des centrales électriques au charbon. En Amérique, les émissions de dioxyde de carbone continuent de baisser et le gouvernement fédéral promet d'ouvrir presque toutes les côtes pour le forage pétrolier. L'énergie solaire est la source d'énergie qui croît le plus rapidement, mais l'Inde ditque ses centrales électriques au charbon fonctionneront "pendant encore de nombreuses décennies".En décembre, lors de la même conférence où Volovik a révélé son idée, Dekonto a présenté les premières preuves basées sur la modélisation, dont il s'ensuit que si le monde parvient à ne pas augmenter la température mondiale de plus de deux degrés, nous pouvons réussir à empêcher l'effondrement de WAIS. «C'est possible», m'a-t-il dit. "Pour cela, il faudra juste prendre des mesures avec une coordination internationale."Mais il y a très peu de signes d'une telle coordination à l'heure actuelle. Et donc il y a une idée d'un autre monde où les émissions mondiales de carbone sont en augmentation, et les futurs géo-ingénieurs doivent ajouter de nouveaux glaciers à leurs listes."Ce n'est pas seulement les Thwaites, non? - dit Dekonto. «Les Twights sont si souvent pris en compte car il se passe beaucoup de choses et nous le suivons en ce moment.» Mais il y a d'autres glaciers qui dépassent vers l'extérieur que nous observons sur tout le continent. Et il y a d'autres façons dont la glace peut contribuer à l'élévation du niveau de la mer dans les réservoirs profonds de l'est de l'Antarctique - beaucoup plus et plus fort que WAIS. Il y a des glaciers saillants qui peuvent répondre à un réchauffement assez fort. »Ensuite, ce ne sera pas seulement à Thwaites, la baie de Sosnovy ostrov ou Yakobshavna. Et aucune montagne de sable et de pierres ne peut retenir la marée.