Un géologue explique que le changement climatique ne se limite pas à une simple augmentation du niveau moyen de la mer sur toute la planète.
Jerry Mitrovica réfute la sagesse conventionnelle depuis des décennies. En tant que géophysicien à Harvard, il étudie la structure interne de la Terre et ses processus, affectant des domaines tels que la climatologie, la migration humaine et même la recherche de vie sur d'autres planètes. À l'aube de sa carrière, lui et ses collègues ont démontré que les plaques tectoniques de la Terre se déplacent non seulement d'un côté à l'autre, ce qui entraîne la
dérive des continents , mais aussi de haut en bas. En redirigeant l'attention de l'horizontale de la géophysique moderne vers la verticale, il a aidé à découvrir ce qu'il appelle lui-même la géophysique postmoderne. Mitrovica a récemment ravivé et insufflé une nouvelle vie à de vieilles idées sur les facteurs qui modifient sérieusement le niveau de la mer, dont les conséquences sont très importantes pour l'étude du changement climatique à partir de l'état des glaciers et des calottes glaciaires.
Nous avons rencontré Mitrovica dans son bureau spacieux près de la célèbre collection de minéraux de Harvard. Bien qu'il ait une vaste expérience de la prise de parole en public et de nombreux prix, dans un environnement normal, il parle doucement et rejette les compliments. Il parle souvent de la façon dont ses collègues, étudiants diplômés et enseignants l'ont inspiré à travailler et y ont contribué.
Cela peut sembler contre-intuitif, mais la fonte des glaciers peut entraîner une baisse du niveau de la mer à un endroit et une croissance à un autre, plus éloigné.Certains de vos travaux récents explorent l'attrait de l'eau de mer et des calottes glaciaires. C'est inattendu.Il s'agit simplement de la loi d'attraction de Newton appliquée à la Terre. La calotte glaciaire, comme le Soleil et la Lune, exerce une attraction gravitationnelle sur l'eau environnante. Cela ne fait aucun doute.
Que se passe-t-il lorsqu'un grand glacier comme la calotte glaciaire du Groenland fond?Trois choses se produisent. Tout d'abord, toute cette eau fondue se trouve dans l'océan. Par conséquent, la masse totale de l'océan augmentera certainement si les calottes glaciaires fondent - comme c'est le cas aujourd'hui. Le second est la diminution de l'attraction gravitationnelle exercée par la calotte glaciaire sur les eaux environnantes. En conséquence, l'eau s'éloigne de la calotte glaciaire. Troisièmement, avec la fonte des glaces, la terre monte en dessous; le recul se produit.
Quel est l'effet combiné de la fonte de la calotte glaciaire, du débit d'eau et de la gravité réduite?L'influence de la gravité est grande. Lorsque la calotte glaciaire fond, près de son niveau de la mer tombe. Ce n'est pas intuitif. La question est de savoir jusqu'où dois-je m'éloigner de la calotte glaciaire pour que les effets de la réduction de la gravité et de l'augmentation de la croûte deviennent si faibles que le niveau de la mer commence à monter? Ce n'est pas non plus intuitif. C'est à environ 2000 km de la calotte glaciaire. Par conséquent, si la glace du Groenland disparaissait demain, le niveau de la mer en Islande, à Terre-Neuve, en Suède, en Norvège - et tous se trouvent dans un rayon de 2000 km du Groenland - tomberait. Sur la côte du Groenland, la chute pourrait être de 30 à 50 m, mais plus le Groenland est éloigné, plus le retour sur investissement est fort. Si la calotte glaciaire du Groenland fond, le niveau de la mer dans l'hémisphère sud augmentera de 30% de plus que la moyenne. C’est beaucoup.
Que se passe-t-il après la fonte des glaces en Antarctique?Si la calotte glaciaire de l'Antarctique fond, alors près d'elle, le niveau de la mer baissera. Mais il augmentera plus que ce à quoi on pourrait s'attendre dans l'hémisphère nord. Ce modèle est connu sous le nom de traces au niveau de la mer, car chaque calotte glaciaire a sa propre géométrie. Le Groenland donne une géométrie du changement du niveau de la mer, et l'Antarctique en donne une autre. Les glaciers de montagne ont leurs propres traces. Cela explique la variabilité du niveau de la mer. C'est aussi une opportunité importante. Si quelqu'un nie le changement climatique en raison des variations géographiques du changement du niveau de la mer - c'est-à-dire qu'il ne croît pas partout de la même manière - vous pouvez dire: «Ce n'est pas le cas, car la fonte des calottes glaciaires donne un changement géographiquement variable du niveau de la mer.» Cette variabilité peut être utilisée pour calculer combien de pour cent vient du Groenland, combien de l'Antarctique, combien des glaciers de montagne. Vous pouvez déterminer la source de la fusion. Et c'est un argument important en termes de risque public.
Pourquoi la source de fusion est-elle si importante?Si vous vivez sur la côte est des États-Unis ou aux Pays-Bas, vous n'avez pas à vous soucier de la destination du niveau de la mer. Il y a quelques années, j'étais aux Pays-Bas et j'ai essayé de convaincre les habitants qu'ils devaient moins se soucier de la fonte de la calotte glaciaire au Groenland qu'en Antarctique. Mais cela n'est pas perçu. Quand je donne des conférences, les gens secouent simplement la tête. Ils ne croient pas quand je montre ces cercles autour de la calotte glaciaire fondante du Groenland, indiquant la zone dans laquelle le niveau de la mer va baisser. Notre intuition est basée sur la marche le long du rivage ou à l'aide de robinets d'eau. Il ne repose pas sur des réflexions sur ce qui se passera lorsque l'une des principales calottes glaciaires fondra.
Une calotte glaciaire fondante affecte le niveau de la mer de deux manières. Une diminution de l'attraction gravitationnelle abaisse le niveau de la mer près du bouclier. En même temps, l'eau qui coule dans l'océan la soulève. Donc, si la calotte glaciaire du Groenland tombait dans la mer, l'eau fondue augmenterait considérablement le niveau de la mer. Mais les pays voisins enregistreraient une baisse des niveaux.Pourquoi êtes-vous sûr que les glaciers de la planète, y compris les calottes polaires, continueront de fondre?Une façon de comprendre où va notre monde de réchauffement consiste à chasser le modèle climatique. Une autre consiste à se pencher sur le passé et à demander ce que les calottes glaciaires ont fait la dernière fois que la température était la même ou un peu plus élevée. Nous sommes maintenant dans une période intermédiaire chaude entre les cycles glaciaires. Si les gens ne réchauffaient pas le climat, la Terre devrait se préparer à l'entrée de la prochaine
ère glaciaire dans le futur. La dernière période interglaciaire antérieure à cela était il y a environ 120 000 ans. Bien sûr, il y a 120 000 ans, les gens n'avaient aucun impact sur le climat. C'était une variabilité climatique naturelle.
Comment les calottes glaciaires se sont-elles comportées la dernière fois que le climat a été si chaud?La dernière fois, alors qu'il faisait aussi chaud qu'aujourd'hui, les calottes glaciaires, que nous considérons stables, ont disparu, mais pas rapidement. Alors, pourquoi attendons-nous autre chose au cours des centaines ou des milliers d'années à venir? Il n'y a aucune raison à cela, à moins que nous ne fassions quelque chose pour inverser le processus.
D'accord, supposons que le réchauffement fasse fondre les calottes glaciaires et élève le niveau de la mer. Mais où est la preuve que nous assistons à ce processus aujourd'hui?La variation moyenne du niveau de la mer au 20e siècle était de 1,2 mm par an. Au cours des 20 dernières années, nous observons un changement moyen de 3 mm par an - une augmentation de 2,5 fois par rapport au XXe siècle. Un très bon argument pour les sceptiques qui prétendent que rien ne change ou que la situation empire. Déjà pire. Et si vous regardez le passé depuis des milliers d'années, vous trouverez de nombreux outils pratiques. Enregistrements d'éclipses ou d'aquariums romains.
Que peuvent nous dire les aquariums romains sur le niveau de la mer?À l'époque d'
Octave Auguste, les riches Romains construisaient des aquariums. Les pêcheurs sont venus avec une prise, et l'ont placée là pour que le poisson soit frais quand ils allaient le manger - les Romains voulaient garder le poisson vivant pendant plusieurs jours ou semaines. Les Romains étaient des ingénieurs, ils ont donc construit ces chars en accord très précis avec le niveau de la mer. Il faut que les murs ne soient pas très bas, car à marée haute les poissons peuvent nager loin, et pas très haut, pour que les vagues mettent à jour l'eau des aquariums.
Kurt Lambek, professeur à l'Australian National University, a réalisé qu'en étudiant le niveau de la mer d'aujourd'hui par rapport à la hauteur des parois de ces aquariums, on peut dire comment le niveau de la mer a changé au cours des 2500 dernières années. Si le niveau de la mer au cours des 2500 dernières années augmentait à un rythme auquel il avait augmenté au XXe siècle, ces aquariums seraient à 4 mètres sous l'eau - et je peux vous assurer que ce n'est pas le cas. Ils peuvent être vus. Vous pouvez marcher le long du rivage, et ils peuvent être vus de là. Cela suggère que le niveau de la mer ne pouvait pas augmenter à la vitesse que nous avons vue au 20e siècle depuis longtemps. Le niveau de la mer au cours des 2500 dernières années n'a pas augmenté autant qu'au cours du 20e siècle.
Et que peuvent nous dire les enregistrements babyloniens des éclipses d'il y a 2500 ans sur le changement climatique?Vous pouvez étudier ces notes et dire avec certitude à quel moment l'éclipse a été enregistrée à Babylone. Ensuite, vous pouvez faire des calculs et dire quand cette éclipse se serait produite si la vitesse de rotation actuelle de la Terre n'avait pas changé depuis ce moment. Et cela peut être fait pour les enregistrements d'éclipses grecs, arabes, babyloniens et chinois - comme l'a fait le professeur britannique F. Richard Stevenson. Il a construit une table, comme d'autres scientifiques avant lui, avec un grand nombre d'éclipses similaires, et a montré une décélération clairement visible de la vitesse de rotation de la Terre au cours des derniers milliers d'années. Supposons que vous ayez synchronisé il y a deux heures 2500 ans. Certains ont compté le temps avec précision, tandis que d'autres étaient connectés à la Terre, ralentissant la rotation. Sur 2500 ans, ils seraient désynchronisés pendant 4 heures. C'est un tel ralentissement. Par conséquent, nous savons que la vitesse de rotation de la Terre a ralenti au cours des 2500 dernières années. Mais nous ne prédirions pas le ralentissement de la Terre.
Et pourquoi la rotation de la Terre devrait-elle ralentir?J'ai récemment publié dans Science Advances un article sur l'
énigme Munch . Nous avons montré que cela est dû à trois raisons différentes. L'un est la diffusion des marées. Les marées ont frappé la côte, dissipant l'énergie et, pour de nombreuses raisons, ralentissent la rotation de la Terre. Une autre raison est l'interaction assez subtile entre le noyau de fer et le manteau rocheux de la Terre, qui ralentit la vitesse de rotation que nous observons à la surface de la planète.
Est-ce quelque chose comme un frottement dans la boîte de vitesses d'une voiture? Est-ce lié à l'interaction visqueuse des parties internes et externes de la planète?Ce n'est pas du frottement, mais très proche de cela. Le fait est que nous avons un fluide se déplaçant autour d'un autre fluide, uniquement à une vitesse différente. S'ils ne sont pas synchronisés, leurs vitesses s'influencent mutuellement. Mais, oui, vous dites correctement qu'il existe un lien entre eux.
Ceci est le deuxième effet. Il y a des marées hautes et ce que les géophysiciens appellent l'accouplement du noyau et du manteau. Les deux effets peuvent être prédits de façon assez précise, mais un autre facteur demeure - il est associé à l'âge glaciaire, et nous le modélisons également. Autrement dit, nous obtenons la dispersion des marées, l'appariement du noyau et de la croûte, et ajoutons l'effet de la période glaciaire, dans laquelle je suis un expert. Et regardez: nous additionnons ces trois effets ensemble et calculons exactement le ralentissement de quatre heures que nous avons obtenu en réalité.
Quel est l'effet de la période glaciaire?La Terre se rapproche de la sphère. Il y a 20 000 ans, il y avait beaucoup plus de glace aux pôles. Quand il y a des calottes glaciaires aux pôles, ils pressent la Terre des deux pôles et elle s'aplatit. Lorsque les calottes ont fondu, la planète aplatie a commencé à retrouver sa forme, se rapprochant de la sphère, donc notre vitesse de rotation devrait augmenter - comme une ballerine ou un patineur. La correction de la période glaciaire augmente la vitesse de rotation.
Il s'avère que ces trois facteurs - l'appariement du noyau et du manteau, la restauration des pôles après la glace et la dispersion des marées - expliquent les changements de vitesse de la Terre jusqu'au 20e siècle. Que se passe-t-il aujourd'hui?Nous devons prendre le même modèle de la période glaciaire et l'ajuster en tenant compte de la rotation de la Terre au 20e siècle. Cela fait, nous obtenons une différence que nous ne pouvons pas encore expliquer. Par conséquent, nous disons - eh bien, c'est peut-être dû à la fonte des calottes polaires ou des glaciers.
Vous devez prendre le dernier rapport du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (
GIEC ) et examiner les calculs de la fonte des glaciers de montagne. Ils disent qu'au XXe siècle, les calottes glaciaires n'ont pas été particulièrement modifiées. Ils n'ont commencé à fondre activement qu'au cours des 20 dernières années, mais les glaciers, en principe, ont disparu tout au long du XXe siècle. Nous prenons les calculs de fusion du GIEC, calculons leur effet sur la rotation - ils devraient ralentir la rotation de la Terre, comme dans l'exemple du patineur - et les comparons avec les observations corrigées pour l'âge glaciaire.
Il s'avère que l'eau coule des glaciers, et ralentit la rotation de la Terre, comme si le patineur écartait les bras?Oui Les glaciers sont principalement situés près de l'axe. Ils sont situés près des pôles Nord et Sud, mais la majeure partie de l'eau de l'océan ne l'est pas. En d'autres termes, nous prenons des glaciers à des latitudes élevées, comme l'Alaska et la Patagonie, fondons, distribuons sur la planète. En général, l'eau s'écoule vers l'équateur, car le matériau des pôles se déplace vers les océans.
Autrement dit, la fonte des glaciers et des calottes polaires déplace une masse d'eau vers l'équateur?Oui Bien sûr, l'océan est partout, mais si vous déplacez la glace des hautes latitudes vers l'océan, vous ajoutez de la masse à l'équateur et la retirez des régions polaires, ce qui devrait ralentir la rotation. Nous avons fait de tels calculs. Nous avons également calculé comment ces glaciers vont influencer l'orientation des pôles. Dans les deux cas, nos calculs coïncident exactement avec les observations astronomiques et satellites corrigées pour l'âge glaciaire.
Dans un travail récent, nous avons démontré que les données de rotation actuelles après correction pour l'âge glaciaire restent une disparité, et c'est exactement ce qu'elles devraient être, selon l'opinion des scientifiques sur la façon dont la glace a fondu au XX siècle.
Compte tenu d'un tel nombre d'étapes, il est généralement surprenant que les calculs aient abouti.C'est une façon complètement différente de démontrer la fonte des calottes glaciaires. Et c'est très bien, parce que si vous regardez le Groenland et dites: "Oh, la glace fond dans le secteur sud, vous pouvez voir une diminution de sa quantité", alors on ne sait pas ce qui se passe dans le nord. Il n'est pas possible de construire une bonne image intégrale de toute la calotte glaciaire du Groenland. Mais la rotation n'a pas d'importance, que ce soit au sud ou au nord, elle dépend uniquement de la quantité de masse qui se déplace du Groenland vers les océans. Par conséquent, la rotation donne, comme disent les scientifiques, une élégante mesure intégrale du bilan massique des calottes polaires.
Qu'est-ce qui vous a inspiré pour devenir scientifique?Dans ma famille, on a toujours plus parlé de l'histoire de la Renaissance que de la science. Je suis le seul scientifique de la famille. J'ai suivi les sciences de l'ingénieur, un programme de génie physique. Au cours de ma troisième année, j'ai suivi un cours sur la tectonique des plaques et j'ai pensé: "Wow!" Et mon premier travail - c'était l'idée de mon conservateur - était un article sur les causes des inondations dans l'ouest de l'Amérique du Nord il y a 50 à 80 millions d'années. C'était très intéressant. Vous étudiez à l'institut et vous publiez déjà un ouvrage expliquant pourquoi l'Amérique du Nord était sous l'eau, ou plutôt sa partie ouest.
Et pourquoi?Certains disent que tout est dû à la glace, à des changements de volume. Plus souvent, les gens pensent que cela est dû à des changements dans le taux d'apparition des plaques tectoniques. Mais dans mon travail, que j'ai écrit avec des collègues, nous avons montré qu'une telle inondation des continents ne se produit généralement pas en raison des changements du niveau de la mer. Ceci est le résultat du mouvement vertical du continent, une réaction aux forces qui contrôlent la tectonique des plaques et déplacent les continents de haut en bas.
Beaucoup de résultats de votre travail semblent abstraits et contre-intuitifs. Est-ce arrivé par hasard?Dans notre science, il existe de nombreux problèmes intéressants que vous pouvez voir de vos propres yeux. Mais les yeux peuvent tromper. Richard Feynman, le grand physicien, a parfois commencé ses conférences sur la physique, démontrant ce qui pouvait être fait sur une seule intuition. Ils pourraient faire certaines choses de manière purement intuitive et trouver la bonne réponse. Et puis il leur a donné des exemples contre-intuitifs. Et il a dit: «C'est pourquoi la physique est nécessaire. Vous devez comprendre quand votre intuition peut ne pas fonctionner. " Je suis un adepte de Feynman. Certaines choses peuvent s'expliquer, mais le scientifique sera toujours confronté à des choses qui ne correspondent pas à l'intuition. Sur la base de l'expérience quotidienne d'utilisation du bain, vous ne comprendrez pas que le niveau d'eau près des glaciers baisse. Besoin d'attirer quelque chose de plus; dans ce cas, la deuxième dérive gravitationnelle newtonienne. Il est nécessaire d'attirer la physique, sinon cela ne pourra jamais être expliqué.
Comment des suppositions inattendues vous viennent-elles?Je pense que certains scientifiques seront en désaccord avec moi, mais je crois que vous avez juste besoin de vous donner le temps de réfléchir. Un scientifique a besoin d'une occasion de réfléchir aux faits. Je recommande fortement à mes élèves d'acquérir d'autres intérêts, car la meilleure façon de libérer du temps pour la réflexion est de faire une pause dans les sciences. Il m'est arrivé que dans mes modèles, j'ai vu quelque chose que je n'avais jamais vu auparavant et j'ai pensé: "Eh bien, un bon scientifique ne le laissera jamais comme ça." Un bon scientifique mord dedans à de tels moments et pose des questions comme: "Pourquoi est-ce que je vois ça?" Voir quelque chose d'inattendu est l'une des récompenses de faire de la science.