Régions polaires et glaces : des territoires et une recherche en mutation

À première vue, les régions polaires semblent similaires : deux étendues blanches, hostiles et difficilement accessibles. Mais si les deux zones, délimitées par les cercles polaires arctique et antarctique, se partagent bien la plus grande part de la cryosphère - c’est-à-dire l’ensemble de l’eau présente sous forme solide sur Terre - leur apparente uniformité cache pourtant deux réalités très différentes. Au pôle Nord, l’Arctique se constitue d'un océan largement recouvert de glace et bordé de continents habités ; au pôle Sud, l’Antarctique, un continent isolé, est quant à lui recouvert par une calotte glaciaire épaisse de plusieurs kilomètres. Longtemps perçues comme des régions extrêmement stables, ces zones sont en réalité parmi les plus sensibles au changement climatique, se réchauffant jusqu’à quatre fois plus vite que la moyenne mondiale selon des recherches récentes.

Reconstituer les climats du passé

Amaëlle Landais, directrice de recherche au Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement (LSCE - Univ. Paris-Saclay/UVSQ/CNRS/CEA), consacre plus particulièrement ses recherches à l’Antarctique. Spécialiste des calottes de glace depuis sa thèse, soutenue en 2004, elle anime l’équipe de recherche Glaces, climats et isotopes stables (GLACIO) et travaille notamment sur l’observation du réchauffement récent en Antarctique. Depuis 2019, elle fait également partie intégrante du projet Beyond EPICA, dont l’équipe est récemment parvenue à forer la plus ancienne glace jamais atteinte. Prélevée dans la calotte antarctique, la carotte de glace obtenue est longue de 2 800 mètres et estimée à plus de 1,2 million d’années. Elle apporte des données précieuses sur les climats passés et l’évolution des températures globales.

De 1996 à 2004, un premier projet européen, baptisé EPICA, est déjà parvenu à obtenir une carotte de glace estimée à 800 000 ans. Le projet européen Beyond EPICA - Oldest ice vise quant à lui à atteindre le million d’années. Amaëlle Landais développe : « Il y a eu une grande transition climatique autour d’un million d’années avant aujourd’hui, au cours du mi-Pléistocène. La périodicité des cycles glaciaires et interglaciaires a augmenté et est passée de 41000 à 100000 ans. L’une des questions que l’équipe se pose est si cette transition est due à un changement de concentration atmosphérique en gaz à effet de serre, notamment en dioxyde de carbone (CO₂). » Les carottes de glace, dont les bulles d’air piégées sont un témoin direct de la composition de l’atmosphère passée, sont l’un des éléments les plus précieux pour répondre à cette question.

Après un long travail de repérage radar pour déterminer l’endroit le plus adapté pour le forage, c’est finalement le site du Petit Dôme C, proche de la base antarctique franco-italienne Concordia, qui a été sélectionné pour cette étude. Quatre années ont été nécessaires pour réaliser le forage et atteindre le socle rocheux. Au fil des prélèvements, un système d’analyse isotopique déployé sur le terrain donne à l’équipe la possibilité de suivre la succession des cycles glaciaires et interglaciaires en temps réel, et ainsi d’estimer un premier âge approximatif de la carotte pendant le forage. Suivant ces mesures, l’équipe de recherche pense avoir atteint les 1,2 million d’années à 2 490 mètres de profondeur. Le forage complet, long de 2,8 km, est achevé en janvier 2025, mais un réplica des parties profondes du forage est initié au cours de la saison 2025-2026.

Aujourd’hui rapatriée et découpée, la glace issue du forage est analysée sous tous les angles par les près de trente laboratoires et dix pays qui participent au projet. Au LSCE, priorité est donnée à l’étude des isotopes de l’eau, marqueurs des températures du passé, et à la datation via l’analyse des isotopes de l’argon, du dioxygène ou encore du diazote dans les bulles d’air. « Nos analyses, complétées par celles des équipes de Grenoble et de Berne (Suisse) qui mesurent les gaz à effet de serre, mettront en évidence les liens entre variation du climat et variation des gaz à effet de serre, et ce dans un contexte pré-anthropique, c’est-à-dire une période où l’être humain n’avait pas une influence très forte sur le climat », précise Amaëlle Landais.

Si l’ensemble des données contenues dans ces carottes de glace prendra plusieurs dizaines d’années à être étudié, les premiers résultats, tels que l’âge de la carotte jusqu’à 2,5 km et les premières courbes de température, seront publiés fin 2026, selon la chercheuse. Très attendues au sein de la communauté scientifique, les conclusions du projet Beyond EPICA serviront de base à de nombreuses autres équipes de recherche, et tout particulièrement aux modélisateurs et modélisatrices du climat, dépendants de ce type de données pour affiner et tester leurs modèles de prédiction. « Cela fait déjà plusieurs décennies que les études montrent et prédisent une augmentation claire de la température, plus importante en Arctique que sur la moyenne globale », ajoute la chercheuse. « Mais la vitesse de fonte d’énormes calottes de glace comme le Groenland ou l’Antarctique reste très difficile à anticiper. La seule certitude est que l’être humain devra changer ses habitudes et s’adapter. Les modèles de prédiction aident à estimer quel temps sera disponible pour le faire. »

Un dégel du pergélisol aux conséquences encore peu connues

De l’autre côté du globe, au-dessus du 66e parallèle nord, l’Arctique est également particulièrement touché par le changement climatique. Bien supérieur à la moyenne mondiale, le réchauffement y serait déjà de +3 à +4°C depuis un siècle selon Antoine Séjourné, enseignant-chercheur au laboratoire Géosciences Paris-Saclay (GEOPS - Univ. Paris-Saclay/CNRS). Passionné par les milieux froids, le scientifique s’est longtemps intéressé à la planète Mars, avant de consacrer la plupart de ses études au pergélisol, c’est-à-dire au sol gelé pendant au moins deux années consécutives. Généralement formé lors des dernières périodes glaciaires, il y a plusieurs dizaines de milliers d’années,  ce sol représente environ 20 % de la surface de l’hémisphère nord, soit 20 à 24 millions de km².

« Avec le changement climatique, le pergélisol est en train de dégeler, c’est-à-dire de dépasser 0°C, ce qui cause la fonte de la glace du pergélisol », explique Antoine Séjourné. « Ce phénomène a une grande influence sur les écosystèmes et sur les ressources en eau, mais également sur le stock de carbone mondial. » Il poursuit : « Lorsque la matière organique du pergélisol est transférée vers des lacs lors du dégel, les microorganismes présents dégradent cette matière organique et la transforment en gaz à effet de serre, qui s’échappent vers l’atmosphère. En fonction de la quantité relarguée, ces gaz ont une influence sur le cycle du carbone car ils peuvent en retour amplifier le réchauffement, ce qui accélère le dégel du pergélisol par une boucle de rétroaction positive. » La communauté scientifique, qui estime à 1 500 gigatonnes la quantité de carbone organique stockée à ce jour dans le pergélisol - soit environ le double du CO₂ présent dans l’atmosphère - est donc particulièrement alarmée par ce phénomène. Comme l’explique Antoine Séjourné, « l’une des plus grandes questions dans notre communauté, c'est quelle quantité de ce carbone plurimillénaire va être réinjectée dans le système, et en combien de temps ».

Pour mieux comprendre les impacts du dégel du pergélisol en Arctique et son rôle dans l’évolution du climat, Antoine Séjourné et son équipe développent depuis 2021 le projet international PRISMARCTYC, pour Permafrost degradation impacts on soils, human societies, water resources and carbon cycle. Les études se consacrent plus particulière-ment à la Yakoutie centrale (Sibérie orientale) et au sud-ouest du Yukon (Canada), deux régions où le pergélisol, riche en glace et donc particulièrement sensible au réchauffement, provoque un affaissement du sol et la formation rapide de lacs. 

Au cours de plusieurs campagnes de terrain réalisées depuis l’été 2022 au Yukon, l’équipe de recherche interdisciplinaire de PRISMARCTYC prélève différents échantillons d’eau, de sédiments et de gaz émis par les lacs en formation, et réalise des forages et des images au drone de la région. Une fois en France, les scientifiques analysent ces différentes données pour mieux comprendre la chimie de l’eau, le type de communautés microbiennes présentes ou encore la quantité de carbone et de méthane émises par ces lacs. « Bien que la formation de lacs favorise le développement de plantes aquatiques, qui aident à piéger le carbone de l’atmosphère, nous constatons que tous les lacs étudiés émettent du carbone sous forme de gaz à effet de serre et restent donc légèrement des sources de carbone », analyse Antoine Séjourné. « Plus globalement, le dégel  et le réchauffement ont des conséquences dramatiques dans la région et perturbent notamment le mode de vie traditionnel des populations autochtones.»

Plus surprenant, l’équipe note une différence significative de réchauffement entre la région du Yukon et la Yakoutie centrale, deux zones de forêts boréales pourtant similaires et situées à la même latitude. S’il semble difficile d’extraire un unique facteur pour expliquer le phénomène, la différence d’anthropisation entre les deux régions semble être une piste intéressante. Pour la suite du projet, Antoine Séjourné et son équipe prévoient d’explorer les multiples hypothèses afin de mieux comprendre les différences entre ces deux zones. Une meilleure compréhension des paramètres de contrôle du dégel ouvre en effet la voie à de potentielles solutions d’adaptation ou de mitigation des transformations à venir. Pour l’heure, une nouvelle étude de terrain au Yukon est déjà prévue à l’été 2026, le contexte géopolitique rendant la Sibérie (Russie) inaccessible depuis 2022.

Concilier les connaissances scientifiques et autochtones

Au-delà d’une meilleure compréhension des processus géomorphologiques, un volet entier du projet PRISMARCTYC est consacré à la communication scientifique et à l’aide à l’éducation envers les populations autochtones. Pour Antoine Séjourné, il semble en effet essentiel de « partager aux communautés ce que l’équipe documente sur leur propre territoire ». Dans une volonté de transmission, l’enseignant-chercheur a notamment mis en place et anime des échanges culturels, scientifiques et linguistiques entre des écoles de Châtenay-Malabry (92) et du village de Syrdakh, en Sibérie.

Pour Alexandra Lavrillier, enseignante-chercheuse au laboratoire Cultures, environnements, Arctique, représentations, climat (CEARC - Univ. Paris-Saclay/ UVSQ) et membre de l’Institut universitaire de France (IUF), ce sont justement les connaissances des communautés autochtones qui sont essentielles aux recherches sur le climat. L’anthropologue, invitée à rejoindre le projet PRISMARCTYC du fait de son expertise sur la Sibérie, travaille depuis plus de trente ans avec les peuples autochtones de Yakoutie, au centre de la Sibérie. Dès sa première rencontre avec les éleveurs de rennes évenks et évens en 1994, elle s’intéresse aux relations entre l’être humain et la nature et à la perception de l’environnement de ces nomades. « J'ai tout de suite senti qu'il y avait un immense savoir derrière cette capacité à vivre dans un univers que nous voyons comme extrême et qui, pour eux, l'est aussi parfois, mais qui est surtout ce qu'ils appellent leur "nature-maison" », explique Alexandra Lavrillier.

Grâce à de nombreux mois aux côtés des éleveurs de rennes évenks et sur la base d’observations participantes et d’interviews semi-ouvertes, l’enseignante-chercheuse étudie les perceptions cognitives de l’environnement et du changement climatique chez ces communautés. C’est en 2011, à la suite d’un événement météorologique extrême ayant impacté la population évenk, qu’Alexandra Lavrillier développe le projet BRISK (pour Bridging indigenous and scientific knowledge about global change in the Arctic). L’objectif : mettre en place une observation communautaire des changements climatiques et environnementaux en Sibérie. « L’idée était que les éleveurs sont des observateurs et observatrices de premier rang », développe Alexandra Lavrillier. « Les chercheurs et chercheuses ne sont pas les seuls sachants, mais se placent aux côtés des autochtones, dans le but d’étudier ensemble l’environnement. » Elle définit dans ce cadre la notion de « co-chercheur », aujourd’hui largement utilisée dans les recherches en anthropologie sociale : « Les éleveurs de rennes ne sont pas des chercheurs à proprement parler car ils n’ont pas été formés d’un point de vue académique occidental, en revanche ils sont co-chercheurs car ils sont intégrés au processus de recherche et à la co-production des publications scientifiques », ajoute-t-elle. Entre 2013 et 2021, le projet BRISK compte deux co-chercheurs principaux, L. Egorova et S. Gabyshev, ainsi que 25 familles d’éleveurs de rennes participantes, réparties sur une superficie de 76 000 km².

Suite au projet BRISK, toujours en collaboration avec le co-chercheur Semen Gabyshev, Alexandra Lavrillier publie en 2018 une étude sur la notion  d’« événement extrême » chez les Évenks. Celle-ci vient infirmer des études anthropologiques antérieures selon lesquelles les peuples autochtones de l’Arctique ne connaissent pas cette notion, au vu de leur adaptation dans un environnement déjà hostile. Dans leur article, Alexandra Lavrillier et Semen Gabyshev soutiennent que les Évenks ont pourtant bien une notion de « norme » et reconnaissent différents types d’« anomalies », qu’ils classent selon un degré plus ou moins extrême en fonction de leur capacité à s’y adapter. Le binôme démontre également que « les Évenks possèdent un savoir environnemental similaire à une science : vaste, difficile à acquérir et indispensable pour s’adapter à l’environnement et comprendre les changements climatiques croissants ».

En tant qu’anthropologue travaillant avec des peuples de Yakoutie, Alexandra Lavrillier fait face à des conclusions peu rassurantes. « D’après les observatoires mis en place, toutes les sphères de l’environnement, sans aucune exception, sont déjà impactées par le changement climatique et les co-chercheurs notent une recrudescence d’événements extrêmes, selon leur propre conception. Dans certaines zones, l’installation de l’hiver est retardée de trois mois. L’impact est énorme pour les populations qui vivent de la chasse, mais également pour les déplacements en motoneiges ou encore pour la période de mise bas des rennes. » D’un point de vue linguistique, l’anthropologue note également des évolutions significatives : « En 2012, un mantra en Arctique sibérien se traduisait par "cela devient plus tiède" pour parler du climat. Les Évens et les Évenks utilisaient plus tard une autre formule, qui signifie "cela devient brûlant". Aujourd’hui, la formule qu’elles et ils emploient est "l’environnement est cassé". »

Suivant ces éléments, Alexandra Lavrillier appelle à une meilleure intégration et considération des observations autochtones dans les rapports internationaux. Elle développe : « Les savoirs environnementaux traditionnels apportent une contribution précieuse aux études climatiques de différentes manières. Elles prouvent l'importance d'étudier le change-ment climatique à plus petite échelle, car même les anomalies considérées comme mineures et négligées par les scientifiques de l’environnement sont repérées par les autochtones et ont des répercussions importantes sur les communautés locales. » Par ailleurs, la scientifique estime que leurs connaissances de l’environnement sont souvent « plus détaillées et élaborées que celles utilisées dans les sciences de l’environnement », en particulier en ce qui concerne les descriptions et les catégorisations de la neige et de la glace.

Aujourd’hui dans l’incapacité de poursuivre ses recherches en Yakoutie en raison du contexte actuel, Alexandra Lavrillier développe des projets de co-recherche en Fennoscandie avec les Samis. Grâce aux recherches des années précédentes et en collaboration avec Semen Gabyshev, aujourd’hui membre du CEARC, elle continue également de partager son expertise sur la Yakoutie.

Changer la perception occidentale des régions polaires

Pourquoi les populations occidentales devraient-elles se soucier de la transformation rapide de ces régions polaires ? Pour les chercheurs et chercheuses de l’Université Paris-Saclay, la réponse apparaît comme une évidence. Amaëlle Landais souligne l’importance du rôle des calottes dans la stabilisation du climat et rappelle les conséquences sur l’ensemble du globe : « La fonte totale de l’Antarctique élèverait le niveau moyen des mers de soixante mètres, ce qui recouvrirait environ un quart des terres actuelles. Même seule, la fonte du Groenland, qui ferait monter les mers d’environ sept mètres, aurait déjà des conséquences majeures pour les villes côtières et les îles. » Antoine Séjourné confirme : « Ce qui se passe en Arctique ne restera pas en Arctique. Le dégel du pergélisol a un réel impact sur l’effet de serre et le débit des fleuves, ce qui a des conséquences au niveau global. »

De plus, le réchauffement des points froids du globe ralentit les échanges thermiques et la circulation thermohaline, impactant largement le climat européen, selon l’enseignant-chercheur. Pour Alexandra Lavrillier également, les problèmes de l'Arctique ne s'arrêtent pas au 66e parallèle : « Les latitudes sont des divisions humaines artificielles. Tout ce que produisent les pays hautement industrialisés, en termes de pollution, de chaleur et de métaux lourds, circule et a des impacts sur les pôles. Mais tous les rapports montrent que les événements extrêmes, déjà très intenses en Arctique, vont s’intensifier sur l’ensemble du globe et atteindre à rebours les pays occidentaux.»

Unanimement, les expertes et experts des régions polaires s’inquiètent des faibles réactions au niveau international et sont conscients de l’importance d’une large communication de leurs travaux au grand public, aux étudiantes et étudiants, ainsi qu’aux jeunes générations. À travers ses guides pédagogiques et ateliers dans les écoles, Antoine Séjourné espère sensibiliser dès le plus jeune âge et créer de potentielles vocations. Amaëlle Landais regrette quant à elle que ses conférences touchent encore une trop large proportion de personnes déjà sensibilisées aux questions environnementales. Enfin, pour l’anthropologue Alexandra Lavrillier, communiquer sur l’importance de ses travaux dans la recherche sur le climat revêt une importance toute particulière.

« Les changements climatiques et environnementaux ne sont pas seulement biophysiques. Les conséquences sont aussi humaines et touchent tout particulièrement certains groupes dépendant de la nature, qui doivent continuellement s’adapter. » Même si la chercheuse salue des progrès dans la prise en compte de l’anthropologie sociale dans les études sur le climat, elle estime qu’il reste « beaucoup à faire » et que « les savoirs autochtones, s'ils sont suffisamment bien préservés comme système de pensée, ont tout à fait un dialogue à ouvrir avec les sciences environnementales ». Elle conclut : « Nous ne pouvons qu’être respectueux et attentifs envers ces populations nomades pour leurs savoirs, leur résistance et leur patience. Toutes ces rencontres sont autant d’occasions d’apprendre et de s’enrichir mutuellement. » 

Références :

• Bouchet M., Landais A., et al. The Antarctic Ice Core Chronology 2023 (AICC2023) chronological framework and associated timescale for the European Project for Ice Coring in Antarctica (EPICA) Dome C ice core. Climate of the Past, 2023.
• Hughes-Allen L., Bouchard F., Séjourné A., et al. Automated Identification of Thermokarst Lakes Using Machine Learning in the Ice-Rich Permafrost Landscape of Central Yakutia (Eastern Siberia). Remote Sensing, 2023.
• Lavrillier A., and S. Gabyshev. An Indigenous Science of the Climate Change Impacts on Landscape Topography in Siberia, Ambio, 2021.
• Site du projet Beyond EPICA : https://www.beyondepica.eu/
• Site du projet PRISMARCTYC : https://prismarctyc.com/