Interactions cryosphère-climat

Le manteau neigeux est un élément essentiel du système climatique. Composante permanente ou intermittente de la cryosphère, il interagit avec l’atmosphère et les surfaces qu’il recouvre et constitue l’une des principales sources de rétroactions climatiques (GIEC, 2007). La rétroaction positive la plus connue découle du contraste d’albédo entre une surface
enneigée (environ 0.8) et une surface déneigée (environ 0.2). Un climat localement plus chaud tend à entraîner une fonte accélérée du manteau neigeux, donc une diminution locale de l’albédo qui induit à son tour une augmentation de la température locale. Cette rétroaction est dite positive, puisque son effet va dans le même sens que la cause qui l’a fait naître. Une autre rétroaction dont l’impact est reconnu (GIEC, 2007) est liée au dépôt de poussière ou suies d’origine anthropique sur le manteau neigeux : ces dépôts ont un impact négatif sur l’albédo de la neige donc tendent à un réchauffement local. Ce processus constitue également une rétroaction positive.

Aux rétroactions évidentes impliquant la présence du manteau neigeux s’ajoutent d’autre rétroactions beaucoup plus mal connues et qui sont fonction des propriétés physiques internes du manteau neigeux et de leur évolution dans le temps. Le niveau de méconnaissance de ces rétroactions touche tant à la quantification de leur effet – y compris leur signe – dans certains cas qu’à leur existence même dans d’autres (Domine et al., 2007).
Pour identifier l’existence de telles rétroactions et en prédire l’impact, il est indispensable d’inclure les processus physiques internes au manteau neigeux et gouvernant son évolution dans les modèles utilisés pour tenter de mieux comprendre et prédire l’évolution du climat.

Nos études portent sur les interactions fines, impliquant les propriétés internes du manteau neigeux, entre ce dernier et le système climatique. L’outil de modélisation numérique joue un rôle critique pour ces travaux. La composante nivale des modèles climatiques est de complexité variable. Nous développons un outil de simulation détaillée, basé sur les équations physiques et thermodynamiques, dont l’objectif est de pouvoir reproduire les processus internes du manteau neigeux de façon pertinente.

  Simulation numérique appliquée aux interactions neige/climat

  Références

Brun E., Martin E., Spiridonov V. : The coupling of a multi-layered snow model with a GCM, Ann. Glaciol., 25, 66-72, 1997.

Domine F., A.-S. Taillandier, S. Houdier, F. Parrenin, W. R. Simpson and T. A. Douglas, Interactions between snow metamorphism and climate : physical and chemical aspects. In ’’Physics and Chemistry of Ice’’, W.F. Kuhs, editor, Royal Society of Chemistry, Cambridge, UK, 27-46, 2007. pdf