La modélisation de la banquise

Avant d'aborder sur ce thème, il est important de bien comprendre ce qu'est exactement la banquise (parfois appelée « glace de mer »), car ce terme est malheureusement souvent confondu avec celui de « calottes glaciaires ». 
Ces dernières, dont l'épaisseur peut atteindre 3000m, recouvrent notamment l'île
du Groenland et le continent antarctique ; elles se sont formées au cours de périodes longues de plusieurs centaines de milliers d'années par accumulation de neige progressivement transformée en glace sous l'effet de son propre poids. 

Les calottes glaciaires apparaissent donc sur les continents, alors que ce que l'on appelle la banquise se forme à la surface de la mer.
       Mais pourquoi donc s'intéresser à la banquise à Météo-France ? Il y a plusieurs raisons à cela. 
La première tient à l'étude du climat. En effet, on s'est
aperçu que pour comprendre le climat et son évolution prévisible au cours du siècle prochain, il ne suffit pas d'étudier seulement l'atmosphère. 

On sait que l'océan joue aussi un rôle très important, de même que par exemple la répartition de la végétation, la présence de neige sur les continents et bien sûr la banquise sur les océans. Par ailleurs, les services de Météo-France assurant une mission de prévision marine, ceux-ci doivent également être en mesure de fournir des données concernant l'extension de la banquise pour la navigation près des régions polaires.

La banquise se forme un peu comme de la glace sur un lac par temps très froid : par congélation de la surface. L'eau de mer contenant généralement de 29 à 35g de sel par litre, la glace formée à partir de cette eau sera logiquement elle aussi salée, mais nettement moins, puisqu'elle contient en moyenne seulement de 4 à 10g de sel par litre. 

Un des rôles de la banquise va être de former une sorte de couche isolante entre l'océan et l'atmosphère, limitant ainsi les pertes de chaleur que subit l'océan exposé à une atmosphère très froide. Par ailleurs, il faut savoir que la banquise se déplace à la surface des océans, entraînée notamment par les courants marins et le vent. 

Ainsi, le mouvement moyen de la banquise en Arctique s'effectue grossièrement dans le sens des aiguilles d'une montre, à la vitesse de quelques centimètres par seconde. Le déplacement de la glace de mer autour de l'Antarctique est un peu plus rapide, et a tendance à se produire également dans le sens des aiguilles d'une montre loin des côtes, mais en sens inverse près du continent.

Après avoir observé et compris le comportement de la banquise des régions polaires, il est possible de traduire celui-ci sous forme d'équations mathématiques que l'on peut résoudre à l'aide de moyens informatiques. Pour cela, il faut écrire ou utiliser un programme, que l'on appelle modèle car il décrit de façon plus ou moins idéalisée la réalité physique d'une couverture de banquise. Ce modèle, dont dispose Météo-France, permet de calculer l'évolution de la glace en fonction par exemple d'un changement climatique.

figure 1

Concentration de la banquise arctique observée par satellite en mars 1991 (cartes élaborée à partir de données mensuelles EOSDIS de concentrations de glace de mer, fournies par le NSIDC* DAAC*). Les valeurs les plus fortes de ce paramètre correspondent aux régions où l'on observe le plus de glace sur l'océan : ainsi, si en un lieu donné la concentration vaut 1, cela signifie que la banquise y recouvre totalement la mer.

NSIDC : National Snow and Ice Data Center, Université de Boulder, Colorado, Etats-Unis.
DAAC : Distributed Active Archive Center

Concentration modélisée de la banquise arctique, c'est à dire le résultat d'une simulation informatique, pour mars 1991. On peut conclure dans ce cas que les expériences menées à l'aide d'ordinateurs permettent d'obtenir des résultats reflétant relativement bien la réalité.
 
 

 Brèves
 

Le saviez-vous ?
 
 

L'eau salée prend en glace à des températures plus basses que l'eau douce. Par exemple, l'eau de mer gèle à une température d'environ -1,8°C. Ainsi, par grand froid, du sel répandu sur les routes permet d'abaisser le point de congélation de l'eau et peut éviter la formation de verglas.

L'extension de la banquise arctique varie entre 16 fois la surface de la France en été et 30 fois en hiver ; en Antarctique,  la banquise recouvre une surface équivalente à 7 fois celle de la France en été et croît jusqu'à 34 fois cette surface en hiver !

L'épaisseur moyenne de la banquise arctique est de 3m environ, contre 0,70m pour son homologue antarctique. On estime cependant qu'en Arctique, l'épaisseur de   la banquise a décru de 40% sur les 50 dernières années.
 

D'où viennent les icebergs ? Ils ne se forment pas en mer mais sur les continents. Ce sont en fait des morceaux de calottes glaciaires (Groenland, Anctarctique ) qui se détachent au niveau de la côte (phénomène de « vêlage »), et tombent dans l'océan avant d'y dériver.

De la banquise en Bretagne? Il peut effectivement arriver que de la banquise se forme très près de la côte, même en France, lors d'un hiver rigoureux, comme ce fut le cas en janvier 1987 à Paimpol dans les Côtes d'Armor (source : Le Télégramme de Brest).

Des quantités énormes de banquise quittent l'Océan Glacial Arctique par le détroit de Fram (situé entre le Groenland et l'archipel du Spitzberg), en direction du sud : environ 70000 m 3/s.