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Changement climatique en montagne : que dit la science ?

Par Dirk S. Schmeller - Professeur à l'École Nationale Supérieure Agronomique de Toulouse

Vous souhaitez partir à l’assaut d’un des plus hauts sommets montagneux, parfois au péril de votrevie, pour atteindre les toits du monde. Peut-être pour emporter quelques images d’une montagne éternelle, sa neige et ses contours vifs ? Une manière de conjurer les profonds changements que connaissent les espaces montagnards, particulièrement sensibles aux effets du réchauffement climatique. Comprendre pourquoi les effets du changement climatique se font sentir plus rapidement et plus intensément en altitude : que dit la science ? Par Dirk S. Schmeller, Université de Toulouse III – Paul Sabatier

Dirk S. Schmeller, Université de Toulouse III – Paul Sabatier
Les sommets des montagnes des Pyrénées ariégeoises au début du printemps
Les sommets des montagnes des Pyrénées ariégeoises au début du printemps

Nous connaissons tous des exemples spectaculaires du changement climatique que la planète est en train de subir, et nous avec. La banquise fond, les canicules se multiplient, les forêts sont ravagées par des feux gigantesques.

En montagne, les glaciers disparaissent et la neige est de moins en moins présente. Peu épais et peu étendu, le manteau neigeux se liquéfie précocement au printemps et apparaît plus tardivement en automne et en hiver. La diminution de masse glaciaire s’est fortement accélérée depuis le début du XXIe siècle : entre 2000 et 2004, les glaciers ont perdu annuellement 227 gigatonnes, et cette perte s’est élevée à 298 gigatonnes par an entre 2015 et 2019, montre cette étude.

En conséquence, la période de croissance de la végétation – durant laquelle la température de l’air reste supérieure à 5 °C – augmente. Est-ce une bonne chose ? Non, comme on peut le comprendre dans la vidéo ci-dessous.

« Comprendre le changement climatique dans les Alpes » (CREA Mont-Blanc).

Que sait la science du changement climatique en montagne et pourquoi y est-il plus fort qu’en plaine ? Le réchauffement dépend de l’altitude : cela a été vérifié à l’échelle mondiale et régionale. Ainsi, il se produit plus rapidement en altitude où son impact sera alors plus fortement ressenti.

Si l’on peut mesurer ces effets concrets du changement climatique et les relier à une augmentation mondiale du CO2 dans l’atmosphère, les mécanismes à l’œuvre ne sont pas parfaitement compris, en particulier dans les zones de montagne. Cela vous étonne ? Et pourtant, la science ne sait pas encore tout sur tout !

Spirale négative

Un premier mécanisme à considérer est la capacité d’une surface à réfléchir la lumière, ce qu’on appelle l’albédo. Les surfaces blanches, comme la neige, réfléchissent davantage le rayonnement solaire que les surfaces sombres (et possèdent donc un albédo plus élevé). Par conséquent, le rayonnement réfléchi ne chauffera pas ces surfaces claires ou blanches.

En moyenne, les surfaces terrestres reflètent environ 30 % de la lumière du soleil, mais cette capacité est considérablement augmentée pour les montagnes couvertes de neige, avec par exemple un albedo de 70 % détecté dans les montagnes suisses observées dans cette étude. La neige fraîche peut refléter jusqu’à 87 % du rayonnement.

La fonte précoce du manteau neigeux et le retrait des glaciers laissent des terres rocheuses et stériles pendant de plus longues périodes. Ces terres stériles reflètent moins le rayonnement solaire que la neige blanche ou la glace. En conséquence, ces endroits se réchauffent et conservent également la chaleur plus longtemps. On entre alors dans une spirale négative qui amplifie encore l’effet du réchauffement, surtout dans les zones alpines.

L’envers du décor – forts impacts du changement climatique en montagne (EP #04).

Nuages de poussière du Sahara

D’autres phénomènes peuvent accélérer encore la fonte de la neige en montagne. En mars 2022, la France et d’autres pays européens ont connu des épisodes de nuages de poussière du Sahara, qui ont couvert la neige et la glace des zones de montagne d’une couche couleur sable, diminuant leur capacité de réflexion (albedo). La neige ainsi teintée absorbe davantage de chaleur et fond plus vite.

Avec l’accélération du changement climatique, de tels événements deviennent plus fréquents et renforcent la fonte précoce.

Humidité de surface et évapotranspiration

Une étude menée sur le plateau tibétain, où le réchauffement s’est accéléré pendant les mois d’hiver à la fin du XXe siècle, montre que l’augmentation des températures a été liée à l’augmentation de l’humidité de surface.

L’augmentation de l’humidité de surface entraîne une augmentation du rayonnement de grande longueur d’onde (=chaleur) et peut localement et temporairement augmenter la température en altitude.

Mais localement, en montagne, il a été montré qu’une augmentation de la vapeur hivernale de surface entraîne de la chaleur et donc des températures plus élevées, phénomène qui s’intensifie avec l’altitude. Un hiver moins froid étant aussi moins sec, le processus peut s’emballer.

De manière générale, l’évapotranspiration, c’est-à-dire la transpiration de la végétation et des masses d’eau, peut également contribuer aux changements de température. Comme la transpiration d’un corps humain, l’évapotranspiration peut refroidir l’air et l’environnement, un effet que l’on peut constater en traversant une forêt en été.

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En montagne, les sécheresses prolongées renforcent donc la hausse des températures, car les lacs et la végétation s’assèchent et aucune eau ne s’évapore. De tels effets peuvent être observés dans toutes les chaînes, mais sont plus prononcés dans les montagnes tropicales.

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Chaleur piégée

Un autre processus conduisant à une augmentation des températures peut être expliqué par l’effet Stefan-Boltzmann. La loi de Stefan-Boltzmann décrit la puissance rayonnée par un corps noir en fonction de sa température et décrit le forçage radiatif.

Le forçage radiatif se produit lorsque la quantité d’énergie qui pénètre dans l’atmosphère terrestre est différente de la quantité d’énergie qui en sort. En montagne, l’effet Stefan-Boltzmann décrit l’énergie qui est piégée dans les roches et sols et qui n’est pas entièrement réémise. Ce qui peut également entraîner une augmentation des températures, notamment dans les paysages alpins dominés par des roches.

Le dernier mécanisme qui, selon la science, peut contribuer à la sensibilité accrue des montagnes au changement climatique est la modification de la couverture végétale en fonction de l’altitude.

Ces changements de couverture peuvent être associés à la migration des espèces végétales en plus haute altitude pour suivre les modifications de température, y compris le déplacement vers le haut de la limite de la zone arborée.

Ces changements influencent ensuite l’albédo de la surface, la répartition des flux d’énergie et entraînent donc des augmentations de température en fonction de l’altitude.

La sècheresse dans la montagne, un problème pour nous tous !

Point de bascule et processus d’emballement

L’ensemble de ces différents processus peut fonctionner en synergie et conduire à des points de bascule dans les régions de montagne, où la fonte de la glace et de la neige sera encore accélérée et deviendrait impossible à arrêter. Dans l’histoire de la Terre, plusieurs de ces processus d’emballement ont été à l’origine de précédents événements de changement climatique, qui ont conduit à des extinctions massives.

Un point de bascule climatique en montagne pourrait entraîner la perte de réservoirs d’eau (glace et neige), aggravant les sécheresses ou les inondations dans la montagne et dans les plaines, avec des répercussions sur l’agriculture, l’industrie, la biodiversité et la société humaine dans son ensemble.


Créé en 2007 pour accélérer et partager les connaissances scientifiques sur les grands enjeux sociétaux, le Fonds Axa pour la Recherche a soutenu près de 700 projets dans le monde entier, menés par des chercheurs originaires de 38 pays. Pour en savoir plus, consultez le site Axa Research Fund ou suivez-nous sur Twitter @AXAResearchFund.

Dirk S. Schmeller, Professor for Conservation Biology, Axa Chair for Functional Mountain Ecology at the École Nationale Supérieure Agronomique de Toulouse, Université de Toulouse III – Paul Sabatier

 

Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original.

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