Le Mexique dissimule tout un monde aquatique souterrain : les cenotes de la péninsule du Yucatán. Le relief karstique abrite en effet un réseau de grottes inondées, de puits noyés et de dolines d’effondrement. Dans ces cavités, le spectacle se joue à huis clos ou à ciel ouvert. Les reflets de l’eau ondulent au gré de la lumière sur un kaléidoscope de bleu, comme une invitation à percer les secrets qui les entourent. Plongez dans un univers fascinant !

Le relief karstique de la péninsule yucatèque

La genèse des cenotes

Le Yucatán désigne de façon générique la péninsule, qui comporte 3 États : Campeche, Yucatán et Quintana Roo. D’après le journal Le Monde, plus de 10 000 cenotes percent le sol du Mexique. Leur nombre évolue au fil du temps, car plusieurs d’entre eux demeurent cachés sous une abondante végétation.

Ces puits naturels sont concentrés autour de l’astroblème de Chicxulub. Il s’agit d’un cratère de 180 km de diamètre, provoqué par la chute d’un corps céleste à la fin du Crétacé, voici 66 millions d’années. La collision a entraîné la disparition de nombreuses espèces et notamment l’extinction des dinosaures.

Celle-ci a longtemps été attribuée à l’impact d’un astéroïde. Mais une étude publiée dans le Scientific Report en février 2021 a remis en cause cette théorie, en envisageant sérieusement la piste d’une comète.

Ce cataclysme a généré un refroidissement climatique extrême et des pluies acides. À cette époque, le Yucatán n’était encore qu’un récif dissimulé sous l’océan. Ce n’est qu’au début de l’ère quaternaire (il y a 2,5 millions d’années) qu’il a émergé avec la baisse du niveau de la mer.

Des merveilles de la nature

Les cenotes de la péninsule du Yucatán se situent pour la plupart le long d’un demi-cercle, une disposition mise évidence par Pope en 1991 par télédétection satellitaire. L’emplacement des fractures et des failles correspond aux contours du cratère de Chicxulub.

anneau de cenotes — La répartition des cenotes sur la péninsule du Yucatán. Source : Open Édition Journals

Ces formations attestent de l’évolution géomorphologique de la péninsule depuis son émersion. Une karstification s’y est en effet développée, car elle comporte beaucoup de calcaire. Or, ce dernier devient soluble dans l’eau chargée de CO2. Les précipitations et des ruissellements d’acide carbonique ont dissous cette roche calcaire et poreuse.

Leur action corrosive a donné naissance à des formations géologiques, à la fois superficielles et souterraines. Sous l’effet d’une lente érosion, le sol s’est en effet effondré par endroits, laissant apparaître des cavernes et des gouffres immergés partiellement ou totalement.

Leurs dimensions et leurs formes varient d’une cavité à l’autre. Quant à leur profondeur, elle atteint parfois plusieurs centaines de mètres. Remplis d’eau douce, les cenotes contiennent aussi de l’eau de mer lorsqu’ils communiquent avec l’océan. Chaque site possède ainsi des caractéristiques qui lui confèrent un charme propre (stalactite, stalagmite, luminosité, couleur dominante). Par ailleurs, un cenote peut être :

à ciel ouvert, comme le Cenote Azul ;
semi-couvert, tel le Gran Cenote ;
souterrain ou caverneux, à l’image du Cenote Suytun.

Les cenotes de la péninsule du Yucatán

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Les cenotes de la péninsule du Yucatán, hauts lieux de découvertes

Un peu d’histoire

Le terme espagnol cenote provient du mot dzonot, qui désigne une cavité avec de l’eau. Pour les Mayas, ces trous bleus représentaient une source de vie précieuse, en raison d’un manque chronique d’eau en surface. Mais ils revêtaient également pour cette civilisation une dimension sacrée. Le Cenote Sagrado de Chichén Itzá servait par exemple pour les sacrifices.

La question du premier peuplement de l’Amérique divise les spécialistes depuis près d’un siècle. En février 2020, une étude publiée dans la revue Plos One et relayée dans un article de Géo a apporté un nouvel éclairage sur les premiers hommes du Mexique. Un squelette de femme, complet à 30 %, a été trouvé dans les grottes de Quintana Roo. Daté de 9 900 ans avant notre ère, il présentait des caractéristiques similaires à celle d’autres fossiles humains découverts dans la région.

Cependant, la forme de son crâne ne ressemblait pas à celle des premiers habitants. Sa dentition suggérait par ailleurs un régime alimentaire plus riche en sucre. Les scientifiques ont conclu que deux groupes distincts vivaient là avant l’installation des Mayas.

cenote yucatan plongee decouverte — Plongée au cœur d’un cenote. Crédit photo : Jhovani Serralta via Pixabay

Les conditions alcalines et l’obscurité des cenotes ont favorisé la conservation de plusieurs vestiges. En 2021, l’Institut national d’anthropologie et d’histoire (INAH) a annoncé une découverte supplémentaire : une pirogue entière de l’époque maya. Si les cenotes de la péninsule du Yucatán ont dévoilé de nombreux secrets au fil des années, ils en renferment sans doute encore bien d’autres…

Des phénomènes géologiques uniques

Les cenotes se rencontrent dans les structures karstiques, disséminées un peu partout dans le monde. Cette appellation reste néanmoins réservée à l’Amérique centrale et plus particulièrement au Yucatán. Il concentre en effet un nombre important de puits naturels, aux caractéristiques géologiques impressionnantes.

galerie sac actun yucatan — Les grottes blanches de Sac Actun. Crédit photo : Colibri Boutique Hotels via Flickr

Les chercheurs du Great Maya Aquifer Project ont notamment remarqué que deux immenses grottes étaient reliées entre elles. Elles dissimulaient en outre des reliques mayas, des fossiles d’animaux et des os humains.

DÉCOUVERT EN 2018, LE SITE ARCHÉOLOGIQUE SUBMERGÉ DE SAC ACTUN EST CONSIDÉRÉ COMME LA PLUS GRANDE GROTTE SOUS-MARINE AU MONDE. ELLE COURT SUR 347 KM ET COMPTE 260 KM DE GALERIES INONDÉES.

À 17 km de Tulum, le Cenote Angelita présente lui aussi un phénomène surprenant. Il comporte à la fois de l’eau douce et de l’eau salée. Du fait de leur densité différente, ces deux couches ne se mélangent pas entre elles. Un dépôt de sulfate d’hydrogène, appelé halocline, les sépare et crée une rivière sous-marine à environ 30 m de profondeur. Une expérience inédite pour les adeptes de plongée !

Les cavités souterraines du sud-est du Mexique : un patrimoine à préserver

Des trésors de biodiversité

Une faune et une flore remarquables trouvent refuge dans les forêts de mangrove. De nombreux palétuviers subliment notamment les abords des cenotes. Pourtant, ces arbres tropicaux s’épanouissent généralement sur les zones côtières, car leurs racines filtrent l’eau salée.

Selon un article de National Geographic, cette mangrove serait la relique d’un écosystème lagunaire vieux d’environ 125 000 ans. Lorsque les océans se sont retirés, elle a survécu grâce aux dépôts de calcium, sans avoir besoin des nutriments de la mer. Cette découverte insolite, « figée par le temps », esquisse un tableau inquiétant des risques de réchauffement climatique et de montée des eaux qui pèsent sur notre planète.

Loin de ces préoccupations, différentes espèces cohabitent pour l’heure au sein des cenotes de la péninsule du Yucatán : hirondelles, pélicans, crustacés, poissons, tortues, etc. Dans l’eau saumâtre de Casa Cenote, un petit crocodile tient même compagnie aux nageurs ! Des organismes cavernicoles ont su par ailleurs s’adapter dans les grottes fermées. Ils se nourrissent des matières en surface ou du guano (amas d’excréments) des chauves-souris.

oiseau emblematique yucatan — Le mot-mot à sourcils bleus est un oiseau phare du Yucatán. Crédit photo : Sergey Yeliseev via Flickr

Des milieux fragiles

Depuis l’expansion urbaine de la ville de Cancún et l’essor touristique de la Riviera Maya, des millions de visiteurs se précipitent chaque année pour admirer la diversité des paysages mexicains et les bassins du Yucatán. Une tendance qui n’a pas échappé à certaines entreprises, qui ont décelé dans la privatisation de terres une réelle aubaine.

De plus, le pompage intensif pour l’alimentation des villes augmente le niveau de salinisation. Des agents polluants se retrouvent dans l’eau : crèmes, huiles solaires, savons et détergents. La perméabilité des roches calcaires renforce leur infiltration, ce qui menace les écosystèmes d’eau douce, côtiers et marins.

Partout dans le monde, le tourisme de masse fragilise des sites remarquables. Le Parc National des Lacs de Plitvice en Croatie incarne un bon exemple d’une nature exceptionnelle, mais vulnérable, en milieu karstique. Néanmoins, l’État mexicain semble depuis mesurer l’impact environnemental.

Cette prise de conscience tardive se heurte aux intérêts financiers. Mais elle souligne la nécessité d’une gestion durable sur la péninsule, dépourvue d’écoulement superficiel. Des réserves naturelles ont été créées. Celle de Sian Ka’an figure au patrimoine mondial de l’UNESCO. L’anneau des cenotes relève quant à lui d’un site Ramsar, soit une zone humide d’importance internationale à protéger.

L’origine de ces structures géologiques est aujourd’hui connue. Pourtant, ce relief karstique continue de fasciner. La beauté indicible des cenotes de la péninsule du Yucatán inspire en effet de nombreux visiteurs, qui viennent se perdre avec plaisir dans la contemplation de leur bleu ensorcelant. Saurons-nous préserver l’éclat de ces joyaux de la nature ?

RETENEZ

Les cenotes sont des formations géologiques issues d’une karstification.
Les cavités peuvent être immergées partiellement ou totalement.
La péninsule du Yucatán dispose de tout un réseau hydraulique souterrain, mais elle souffre d’un manque chronique d’eau en surface.
Des ossements et de nombreux vestiges ont pu être conservés grâce aux conditions alcalines et à l’obscurité qui règnent dans les cavités.
Le tourisme de masse menace les écosystème fragiles des cenotes.

Qu’est-ce Qu’un Orage Supercellulaire ?

ÇA ME POSE UNE COLLE !?

Béatrice ESCANDE

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8 novembre 2021

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Les orages, par leur soudaineté et leur violence, sont perçus comme des événements dangereux. En France, c’est en été qu’on les rencontre généralement. Dans certaines situations, les phénomènes que l’on observe sont particulièrement intenses : des précipitations sous forme de pluie diluvienne et de grêle, des rafales de vent à plus de 100 km/h, une forte activité électrique, et même parfois des tornades. Les météorologistes parlent alors de « supercellules ». Qu’est-ce qu’un orage supercellulaire ? Comment se forme-t-il ? Comment le prévoir ?

De la cellule orageuse à la supercellule

Le développement d’un cumulonimbus

Quelles sont les caractéristiques générales d’un orage ? Une « cellule orageuse » est appelée ainsi car elle constitue un système capable de se développer et de s’intensifier. La dynamique d’un orage se met en place au sein d’un nuage caractéristique : le cumulonimbus. Il s’agit d’un nuage reconnaissable à son étendue verticale d’une dizaine de kilomètres et à son sommet évasé en forme d’enclume. Le développement vertical de ce nuage est dû à un fort courant d’air ascendant qui s’établit en son centre.

Stades d’évolution d’un orage du cumulus au cumulonimbus et dissipation. — Les différents stades d’évolution d’une cellule orageuse isolée : formation, maturité, dissipation. Un nuage convectif (cumulus) se développe verticalement et se transforme en cumulonimbus. Les précipitations et les courants froids associés désamorcent la convection, causant la dissipation de l’orage. Crédit photo : NOAA, Wikimedia Commons

Cela se produit lorsque l’air au niveau du sol est particulièrement chaud, c’est ce que l’on appelle une atmosphère instable : l’air monte naturellement en se refroidissant, jusqu’à être à la même température que les couches environnantes. Si l’air chaud est très chargé en humidité (sous forme de vapeur d’eau), la condensation de cette vapeur libère suffisamment de chaleur latente pour accélérer le courant ascendant dans le cumulonimbus. On voit alors le nuage se développer en hauteur jusqu’à une très grande altitude où la température cesse de diminuer : c’est la tropopause, à la frontière entre la troposphère et la stratosphère.

Le mécanisme de formation de l’orage

Des courants descendants d’air refroidi se mettent en place et sont chargés de précipitations sous forme d’eau liquide ou de grésil. Au cours de leur chute, les cristaux de glace se chargent négativement, il s’établit ainsi une différence de charge électrique entre le haut et le bas du nuage, puis entre le bas du nuage et le sol. On observe alors des éclairs : des décharges électriques qui peuvent avoir de graves conséquences lorsqu’elles touchent le sol.

Dans le cas d’un orage monocellulaire ordinaire, c’est-à-dire d’une cellule orageuse évoluant dans un vent moyen faible, le courant ascendant est progressivement désamorcé sur place par l’air froid qui descend et l’orage se dissipe. La durée du cycle d’une telle cellule orageuse est de l’ordre de 30 à 60 minutes.

La formation d’un orage supercellulaire

Une supercellule, ou un orage supercellulaire, peut se produire lorsque certaines conditions sont réunies :

Une instabilité atmosphérique, comme pour un orage ordinaire, sous forme d’air chaud et humide, qui génère un courant ascendant.
Une situation de « cisaillement de vent » dans les basses couches de l’atmosphère. Il s’agit d’une différence d’intensité et de direction, entre le vent au niveau du sol (faible) et le vent à quelques centaines de mètres d’altitude (fort).

L’interaction du courant ascendant et du cisaillement de vent a pour effet de mettre en rotation l’air des basses couches atmosphériques qui pénètre dans le nuage. Cette colonne tourbillonnaire est appelée mésocyclone, elle est associée à la mise en rotation du nuage et constitue une petite dépression. C’est ainsi que se forme une « supercellule », ainsi nommée en raison de ses dimensions colossales.

Les orages supercellulaires : des phénomènes météorologiques violents

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Que se passe-t-il à l’intérieur d’un orage supercellulaire ?

À l’intérieur d’une supercellule, la masse d’air du nuage est mise en rotation : le courant ascendant est tourbillonnaire alors que les courants descendants circulent à la périphérie du mésocyclone. Les ascendances d’air chaud ne sont pas contrariées par les courants descendants comme dans un orage monocellulaire. De ce fait, l’orage supercellulaire a une durée de vie de plusieurs heures et ne se dissipe pas spontanément.

Les précipitations qui se produisent dans un orage supercellulaire sont souvent entraînées dans le mouvement tourbillonnaire et remontent dans le nuage. Les particules de glace, qui étaient de petites dimensions au départ, grossissent au contact de l’air humide pour former des grêlons dont la taille peut devenir de plus en plus importante s’ils effectuent plusieurs remontées.

L’activité électrique d’un orage supercellulaire est très intense avec beaucoup d’éclairs qui frappent le sol. La supercellule a la capacité de se déplacer rapidement et balaie ainsi pendant plusieurs heures toute une bande de territoire. Dans des conditions extrêmes, la vitesse des vents du mésocyclone peut devenir telle qu’il se forme une tornade, capable d’aspirer des objets solides et de causer des dégâts considérables au sol.

Un orage supercellulaire met une masse d’air en rotation, qui perdure parfois plusieurs heures. Cette supercellule peut éventuellement se transformer en tornade.

Schéma d’un orage supercellulaire avec mésocyclone et tornade. — Structure d’un orage supercellulaire. Les courants d’air sont représentés par les flèches noires, le mésocyclone est mis en évidence en rouge. Crédit image : Michael Graf/Pierre_cb, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

Peut-on prévoir un orage supercellulaire ?

Certaines zones du globe sont connues pour être le siège d’orages supercellulaires. C’est le cas de certaines régions des États-Unis où se forment souvent des tornades dévastatrices. En Europe, le Nord de la France et le Bénélux connaissent des conditions favorables aux supercellules, du fait de variations de direction du vent avec l’altitude. On y observe régulièrement des orages supercellulaires, accompagnés parfois de tornades.

Les météorologistes sont donc attentifs aux situations de champ de vent favorables à la formation de supercellules. Cela permet d’alerter sur le risque encouru par les populations pour une région donnée. Par exemple, la surveillance qu’effectuent les radars de précipitations permet de détecter la mise en rotation des cellules orageuses qui est la signature d’un orage supercellulaire.

Les modèles de prévisions météorologiques, en perpétuelle évolution, utilisent une résolution spatiale de plus en plus fine. Le choix de la résolution d’un modèle résulte toujours d’un compromis entre le nombre de prévisions à effectuer dans une journée et l’échéance choisie. Le modèle le plus fin utilisé actuellement en France au quotidien par les prévisionnistes de Météo France a une résolution horizontale de 1,3 km, encore insuffisante pour modéliser la dynamique des supercellules. Il permet néanmoins d’identifier des conditions favorables à l’apparition de phénomènes orageux violents. Ce modèle est utilisé pour déclencher la mise en alerte des territoires lorsqu’un risque de phénomène violent est repéré.

La puissance des supercalculateurs permet désormais de représenter des phénomènes atmosphériques à une échelle de l’ordre du mètre, tels que les tornades et les supercellules, comme le montrent de récents travaux de recherche de l’Université du Wisconsin-Madison aux Etats-Unis. Les simulations numériques effectuées par les chercheurs prédisent aussi bien l’apparition d’une tornade, sa trajectoire ainsi que l’intensité de la dépression au niveau du sol : il s’agit d’un outil prometteur.

Grâce aux progrès des supercalculateurs, les prévisionnistes pourront disposer de tels modèles à haute définition dans un futur proche, adaptés à la prise en compte des orages supercellulaires. Il sera alors possible d’avoir une prévision détaillée de l’évolution des cellules orageuses et des supercellules ainsi que de leurs conséquences pour les populations.

Les orages supercellulaires causent des phénomènes atmosphériques très violents : grêle, rafales de vent, pluies diluviennes et localisées, tornades. Ils sont caractérisés par un nuage en rotation et une durée de vie de plusieurs heures. Ils peuvent se déplacer sur de grandes distances et causer des dégâts considérables. Si la science possède maintenant une connaissance approfondie de la dynamique de ces orages, leur prévision sera rendue possible par le développement et l’utilisation de modèles de simulation toujours plus puissants.

RETENEZ

Les orages supercellulaires sont des phénomènes météorologiques violents de grande ampleur.
Le courant d’air ascendant dans un supercellule est mis en rotation.
Un cisaillement de vent entre le sol et la haute altitude est nécessaire à leur formation.
Ils produisent de violentes précipitations, des vents tempétueux, des chutes de grêle et occasionnellement des tornades.

La Vallée de la Mort : un Territoire Inhospitalier à l’Histoire Saisissante

ZOOM SUR...

Anastasia LOBBE

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29 octobre 2021

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La Vallée de la Mort : un Territoire Inhospitalier à l’Histoire Saisissante

Deuxième plus grand Parc national américain, la Vallée de la Mort est d’une superficie de 13 650 km². Situé au centre-sud de la Californie et à l’est de la Sierra Nevada, il a comme particularité d’avoir obtenu 56,7°C, le 10 juillet 1913 à Furnace Creek, soit la température la plus élevée du monde. Mais si la Vallée de la Mort est bel et bien l’endroit le plus chaud de la Terre et le plus sec d’Amérique du Nord, ses autres ressources sont tout aussi surprenantes… Zoom sur son histoire, ses habitants et ses paysages.

Vallée de la Mort : un nom à l’histoire tragique

Afin de connaître l’origine du nom « Vallée de la Mort », il nous faut retourner à la fin des années 1840, au moment de la ruée vers l’or, alors que de nombreux pionniers entament un exode vers la Californie. À cette époque, tous se rappellent la terrible catastrophe des Donner Party, un groupe de pionniers qui, en voulant traverser le désert du Grand Bassin, fut pris au piège d’une tempête de neige dans la Sierra Nevada, un grand massif montagneux situé principalement à l’est de la Californie. C’est d’ailleurs pour cela qu’en octobre 1849, lorsqu’un train arrive à Salt Lake City, dans l’Utah (point de ravitaillement des chercheurs d’or), on voit dans l’itinéraire du Old Spanish Trail la possibilité de continuer le voyage sans risque conséquent. En effet, la route se fait par l’extrémité sud de la Sierra Nevada. Au cours du périple, les groupes de pionniers se séparent pour prendre des chemins différents. On retrouve d’ailleurs le Jefferson Hunt Monument dans la ville Enterprise, dans l’Utah, qui commémore cet événement historique.

Le manque d’eau et d’approvisionnement, la fatigue, les obstacles rencontrés … C’est dans un état d’affaiblissement extrême que plusieurs pionniers (appelés les « 49èmes perdus ») se sont retrouvés prisonniers de la Vallée de la Mort, et y ont fait leur tombeau. C’est d’ailleurs depuis ce tragique événement que ce lieu désertique fut nommé la « Vallée de la mort ».

Au cœur de la vaste province géologique de Basin and Range

Si le Parc national fait 13 650 km², la Vallée de la Mort (qui porte son nom) est, quant à elle, d’une superficie de 7 800 km², et se situe dans la province géologique de Basin and Range. Cette province fait partie des régions dites physiographiques. Cela veut dire que ses différentes composantes naturelles forment, ensemble, une homogénéité. En géologie, « Basin and Range » désigne un type de relief caractérisé par un complexe de petites chaînes de montagnes parallèles et séparées par de grandes vallées.

Point de vue Google Earth du Parc national de la Vallee de la Mort — Le Parc national de la Vallée de la Mort vu du ciel. Crédit : © 2015 Google earth

C’est à la suite d’un fossé d’effondrement (aussi appelé rift), que cette province s’est formée, lors du processus d’extension de la plaque nord-américaine. On remarque également que la croûte qui se situe sous le Grand Bassin (large désert se situant à l’Ouest des États-Unis et à l’Est de la Sierra Nevada), fait partie des plus fines du monde.

Les conséquences de ce rift sont telles qu’on retrouve de très hauts sommets de montagnes (comme le mont Whitney à 4 421 mètres, au cœur de la Sierra Nevada) et des dépressions très marquées (comme le bassin Badwater dans la Vallée de la Mort, à 85 mètres sous le niveau de la mer).

Il faut également noter que toute la région du Grand Bassin est endoréique, c’est-à-dire que ses différents bassins sont clos et ne se déversent pas dans la mer. En somme, ils forment une cuvette fermée.

Vue sur une oasis à Salt Creek dans la vallee de la mort — Large vue sur une oasis à Salt Creek. Crédit photo : NPS

Une terre aux conditions de vie extrêmes

La Vallée de la Mort présente des caractéristiques extrêmes et ce, pour plusieurs raisons :

Elle enregistre, le 10 juillet 1913 à Furnace Creek, le record de la température la plus élevée au monde avec 56,7 °C.
Elle est composée de reliefs très escarpés, et est bordée par le chaînon Amargosa à l’Est, et le chaînon Panamint à l’Ouest.
Son air est sec et le taux d’humidité peut chuter jusqu’à 3% en été. Nous pouvons également parler de l’effet de fœhn qui augmente la sensation de sécheresse. Effectivement, lorsque les vents fréquents font face à un relief assez large, toute la masse d’air transportée par le vent ne peut pas contourner l’obstacle. Les vents sont donc des vents chauds qui viennent fortement réchauffer et dessécher l’environnement de la vallée.
Les précipitations y sont très faibles : en moyenne moins de 5 cm par an. Généralement, les pluies surviennent en hiver et forment des cours d’eau qui se déversent dans la vallée. On peut alors voir apparaître des lacs « temporaires » qui finissent par s’évaporer. Par ailleurs, on retrouve beaucoup de roches salines, dites « évaporites », au fond de la Vallée de la Mort, car les eaux, en provoquant un ravinement, dissolvent des sels. Prenons l’exemple du site de Badwater, qui est composée d’eau non potable (badwater : mauvaise eau, en anglais), car elle y est saturée en sels.

Gouffre d’eau salee dans la region du bassin de Badwater — Gouffre de sel dans le bassin de Badwater. Crédit photo : NPS

Des paysages aux ressources variées

Dans cet endroit en constante mutation, les ressources sont multiples : champs de sels, horizons de dunes … En voici une courte mise en avant !

De grands champs de sels

Dans l’espace qu’est aujourd’hui le Parc national de la Vallée de la Mort, les lacs ont disparu il y a environ 10 000 ans. En effet, à mesure que le climat s’est réchauffé, ceux-ci se sont évaporés, laissant derrière eux de grands champs de dépôts de sel. On peut d’ailleurs voir ce processus à l’œuvre en Bolivie avec le salar d’Uyuni, le plus grand et haut désert de sel du monde.

De plus, les marais salants dans la région de Badwater couvrent plus de 300 km² et figurent parmi les plus grands marais salants du monde. Ceux-ci sont très fragiles, car les cristaux sont aisément broyables, et la croûte supérieure de sel est assez mince. C’est notamment pour cette raison qu’il est interdit aux véhicules de rouler hors des routes établies.

Parce que le climat de la Vallée de la Mort est aride et que le bassin de Badwater est fermé, impossible d’écouler les eaux vers la mer et d’éliminer les sels. Ainsi, celles-ci s’évaporent tandis que les minéraux se concentrent jusqu’à ce qu’il ne reste plus que les sels.

Des étendues de dunes de sable

Bien que les dunes ne soient pas très répandues dans le Parc national de la Vallée de la Mort, il en existe néanmoins plusieurs dans ses différentes régions :

Les dunes plates de Mesquite ;
Les dunes Eureka ;
Les dunes Bouquetin ;
Les dunes de la Vallée Saline ;
Les dunes de Panamint.

Celles-ci sont formées à partir des vents dominants qui déplacent le sable et l’accumulent à un endroit précis. Rien d’étonnant lorsqu’on sait que la vallée fait partie du désert des Mojaves, un des déserts les plus secs du monde.

Bien que l’on se trouve dans le lieu le plus chaud de la planète, on ne compte plus le nombre de richesses qui composent le Parc national de la Vallée de la Mort.

Lumière de fin d’apres-midi sur les dunes de sable de Mesquite Flat dans la vallee de la mort — Les dunes de sable de Mesquite Flat en fin d’après-midi. Crédit photo : NPS

Des habitants aux espèces innombrables

Mais si les paysages de la Vallée de la Mort offrent un spectacle extraordinaire, la diversification de la faune et de la flore est tout aussi étonnante…

Une faune développée et diversifiée

Contrairement à ce que son nom peut laisser penser, la Vallée de la Mort abrite diverses espèces animales : plus de 50 espèces de mammifères, 36 espèces de reptiles et 300 espèces d’oiseaux.

Dans ses eaux, nous pouvons retrouver des poissons comme le chiot de Saratoga ou encore le petit poisson de Salt Creek, aujourd’hui en voie de disparition. Le Parc national accueille également une grande variété d’oiseaux grâce à la pluralité des habitats existants. Si les « roadrunners » sont des résidents quotidiens de la Vallée de la Mort, nous pouvons aussi retrouver des oiseaux migrateurs qui viennent se reposer dans ses montagnes et ses oasis désertiques.

Un Roadrunner sur du gravier meuble dans le Parc national de la Vallee de la Mort. — Présence d’un Roadrunner dans le Parc national de la Vallée de la Mort. Crédit photo : NPS

Nous pouvons également observer des petits mammifères comme la musaraigne du désert, des mammifères moyens comme le lapin des montagnes ; des mammifères à ongles comme le mouflon du désert ; et des carnivores comme le coyote.

Un coyote surveille le territoire dans le Parc national de la Vallee de la Mort — Présence d’un coyote surveillant le territoire. Crédit photo : NPS

Notons que les oasis dans le désert sont importantes pour la survie de la plupart des espèces environnantes. En effet, ces sources d’eau naturelle permettent aux grands mammifères de passer les rudes mois d’été et aux oiseaux de vivre pendant leur migration.

Une flore colorée et multiple

C’est près de 70 espèces de graminées qui poussent dans les zones humides du Parc national. Nous pouvons retrouver des espèces rares comme l’herbe des dunes qui pousse dans la vallée d’Eureka, mais également de l’herbe salée qui pousse le long des marais salants et des sources.

De plus, les fleurs sauvages sont une autre ressource de la Vallée de la Mort et offrent un spectacle extraordinaire pendant la superfloraison.

Champs de fleurs sauvages au printemps dans le Parc national de la Vallee de la Mort — Superfloraison de fleurs jaunes sauvages au printemps dans le Parc national de la Vallée de la Mort. Crédit photo : NPS

Parmi elles, nous pouvons citer, l’Or du désert qui ressemble à une marguerite ; l’Onagre d’Eureka Dunes qui se trouve sur les dunes de sable de la vallée d’Eureka ; le Pinceau du désert à feuilles ondulées et d’un rouge vif ; la Trompette du désert dont les tiges sont coiffées de plein de petites grappes de fleurs jaunes.

Des onagres blanches et roses sur les dunes d’Eureka dans le Parc national de la Vallee de la Mort — Onagres sur les dunes d’Eureka. Crédit photo : NPS

Si le Parc national de la Vallée de la Mort s’étend dans un environnement au climat aride et très chaud, ses richesses sont néanmoins multiples. Espèces introduites ou en mutation pour s’adapter à leur lieu de vie, pluralité des habitats, champs de fleurs à perte de vue, bains de sels et étendue de sable… Les habitants et ses paysages n’ont pas fini de nous surprendre, car oui, l’érosion continue de creuser la roche, les vallées de s’affaisser et les montagnes de s’élever. Qu’en sera-t-il donc du Parc national dans quelques décennies ?

RETENEZ

Le Parc national de la Vallée de la Mort a obtenu le record de température mondial en juillet 1913 avec 56,7°C.
Il doit son nom aux tragiques incidents survenus pendant la ruée vers l’or à la fin des années 1840.
Le Parc est principalement formé de chaînes de montagnes parallèles, séparées par de grandes vallées.
Il y a une forte présence de roches salines et de grands champs de sels.
De nombreuses espèces (animales et végétales) s’y épanouissent et évoluent en fonction des conditions de vie des différents territoires.

Le Parc National des Lacs de Plitvice : La Nature à l’État Pur

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Laura GAUTON

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18 octobre 2021

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Le Parc National des Lacs de Plitvice : La Nature à l’État Pur

Le Parc national des lacs de Plitvice, en Croatie, éblouit autant les touristes que les scientifiques. Au cœur des Alpes Dinariques, à 130 km au sud de Zagreb, on y découvre un trésor géologique. Ses lacs turquoise qui s’enchaînent en escalier et sa forêt luxuriante peuplée d’une faune incroyablement diverse lui valurent d’être classé Parc national en 1949. Mais qu’est-ce qui rend cet espace sauvage de 30 000 hectares si particulier ? Remontons à la source…

Les caractéristiques géologiques du Parc national des lacs de Plitvice

La naissance d’un massif karstique

Le Parc se situe sur un massif calcaire, aussi appelé karst ou relief karstique. La dolomie, la roche la plus présente est formée de dolomite et de calcaire. Celle-ci est extrêmement poreuse. Le calcaire se dissout sous l’action de l’eau dans les strates inférieures de la roche et entraîne la formation de lacs, mais également celles de canaux, gouffres et grottes souterraines.

Le relief en surface ne représente qu’une partie de ce massif karstique. On dénombre en effet 114 sites spéléologiques sur le secteur du Parc national et ses alentours.

Schema d’un massif karstique — Représentation schématique des différentes formes géologiques présentes dans un massif karstique. Crédit Image : Dominique Sablons – Archives de l’Encyclopédie Larousse

Zoom sur les lacs de Plitvice

Des lacs turquoise en escalier et des cascades par centaines : c’est le spectacle qui s’offre à tout visiteur pénétrant dans le Parc. L’eau y est en effet omniprésente. On ne dénombre pas moins de 16 lacs (12 lacs supérieurs et 4 inférieurs).

Cascades et forêt dense dans le Parc National des lacs de Plitvice — Impressionnantes cascades dans le Parc National des lacs de Plitvice. Crédit Photo : Agnieszka Mordaunt pour Unsplash

L’eau provient principalement de la Bijela Rijeka (rivière Blanche) et de la Crna Rijeka (rivière Noire). Celles-ci se rejoignent au sud du lac Prošćansko.

Les micro-organismes et les minéraux présents dans l’eau influent sur la teinte des lacs qui peuvent passer du vert au gris. Toutefois, la majeure partie du temps, la couleur turquoise prédomine.

Leur fond est tapissé de mousses et d’algues. Cette barrière naturelle retient le carbonate de calcium de l’eau avant qu’elle ne passe à travers le karst. De ce processus, se forment des barrières de travertin, une pierre naturelle composée de sédiments d’algues et de calcaire. Celles-ci séparent les lacs et sont en constante évolution. L’extrême porosité du karst entraîne en effet un changement continu du paysage, et ce, depuis des millénaires.

Les barrières de travertin actives sont vieilles d’environ 7000 ans. Sur une échelle de temps géologique, celles-ci sont en réalité très jeunes !

Des recherches plus poussées ont permis de découvrir, à des altitudes plus élevées, des paléobarrières. Celles-ci ont été datées et les plus anciennes auraient entre 250 000 et 300 000 ans. En raison de cette dynamique permanente, le niveau des lacs est lui aussi extrêmement variable.

Les cascades et lacs turquoise de Plitvice

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C’est d’ailleurs grâce à ce système hydrologique varié que les espèces végétales et animales sont aussi nombreuses sur ce périmètre restreint.

Une flore et une faune riches qui participent à l’écosystème du Parc

Un écrin de verdure

Abondante et exubérante : c’est comme cela que pourrait être décrite la végétation du Parc national des lacs de Plitvice. Forêts et prairies se succèdent. Entre autres, sapins, hêtres et pins blancs dessinent le paysage. Tel un écrin de verdure, la nature évolue au gré des saisons passant du vert profond au printemps, au rouge feu en automne et au blanc pur en hiver.

Une diversité d’espèces étonnante

Malgré un flux de visiteurs en augmentation chaque année, de nombreux espaces restent vierges de toute activité humaine. La forêt dense qui court sur les pentes escarpées abrite une faune que l’on ne soupçonnerait pas.

Emblème du Parc, l’ours côtoie nombre de mammifères et espèces d’oiseaux tels que :

le loup ;
le chevreuil ;
le renard ;
le lynx ;
la chauve-souris ;
le faucon
la chouette ;
le hibou ;
le pivert ;
etc.

Parmi les vertébrés, 259 espèces ont été étudiées au sein du Parc national.

La faune des invertébrés, et notamment celle des insectes, est beaucoup plus nombreuse. À ce jour, une majeure partie des espèces reste encore méconnue. Se distingue, parmi les insectes, le papillon. 321 espèces ont été recensées. Nous pouvons notamment citer le Grand porte-queue Papilio machaon ou encore le semi-apollon Parnassius mnemosyme. À l’échelle européenne, ces espèces sont aujourd’hui menacées d’où l’importance d’une politique de protection de celles-ci au sein du Parc.

Papilio Machaon — Le Grand porte-queue, une espèce menacée au sein du parc. Crédit photo : Congerdesign pour Pixabay

Merveille de la Croatie, le Parc national des lacs de Plitvice figure sur la liste du patrimoine mondial de l’UNESCO depuis 1979. Les critères de sélection de l’Organisation des Nations Unies pour l’éducation, la science et la culture sont rigoureux. Chaque site doit, en effet, répondre à au moins l’un d’entre eux pour être classé.

Tous ces éléments démontrent l’importance de la conservation de ce territoire unique au monde. Il est plus que jamais nécessaire de préserver cette diversité biologique. Pour découvrir un autre site exceptionnel classé au patrimoine mondial de l’UNESCO, nous vous invitons à lire notre article sur la Chaîne des Puys.

RETENEZ…

Le Parc national des lacs de Plitvice se situe au cœur d’un massif calcaire appelé relief karstique.
La couleur turquoise des lacs est due aux micro-organismes et minéraux présents dans l’eau.
Les actuelles barrières de travertin qui séparent les lacs sont vieilles d’environ 7000 ans.
La faune et la flore ainsi que les particularités géologiques du sol ont valu au Parc national des lacs de Plitvice de figurer sur la liste du patrimoine mondial de l’UNESCO.

La Grande Barrière de Corail : un Écosystème Exceptionnel à Préserver

ZOOM SUR...

Emilie MOULIES

-

11 octobre 2021

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La Grande Barrière de Corail : un Écosystème Exceptionnel à Préserver

La Grande Barrière de corail a obtenu le statut de patrimoine naturel mondial de l’UNESCO en 1981. Visible depuis l’espace, elle réunit 17% des récifs coralliens sur Terre. Elle fait partie d’un espace protégé de 344 400 km², le Parc Marin de la Grande Barrière de corail. Comment s’est-elle formée ? Quel est son rôle ? Comment est-elle impactée par le réchauffement climatique ? Partons à la découverte de la plus grande structure vivante au monde.

C’est quoi la Grande Barrière de corail ?

Où se trouve la Grande Barrière ?

La Grande Barrière est une ceinture marine monumentale, d’une superficie égale à celle du Japon, de l’Allemagne ou encore de l’Italie. Elle se situe le long des côtes du Queensland, à l’est de l’Australie, dans la Mer de Corail de l’Océan Pacifique. La Grande Barrière de corail est qualifiée de « récif barrière », c’est-à-dire qu’il est éloigné du littoral et séparé par un lagon, lui-même constitué de canyons, de canaux et de plateaux.

C’est le plus grand écosystème de récifs coralliens au monde et un paysage sous-marin à couper le souffle ! Voici quelques données chiffrées sur ce fabuleux récif :

284 000 km² de récifs coralliens (l’équivalent de la moitié de la France)
2 300 km de longueur,
entre 60 et 250 km de largeur,
entre 35 et 2 000 m de profondeur,
3 000 récifs,
600 îles,
300 îles basses ou bancs de sable,
150 zones de mangroves.

La Grande Barrière de corail s’est formée il y a 20 000 ans, alors que les récifs actuels datent d’il y a moins de 6 000 ans. Ce qui en fait le récif corallien le plus ancien au monde. Au cours de son histoire, la Grande Barrière a traversé quatre cycles de glaciation. Les récifs coralliens se sont ensuite développés sur le plateau continental. Pendant les périodes glaciaires qui ont suivi, le niveau des océans a baissé et les récifs se sont transformés en collines de calcaire. Des rivières se sont formées entre ces collines et le littoral. Puis, au cours des périodes inter-glaciaires, le niveau de l’eau a de nouveau augmenté, ce qui a donné naissance aux îles et aux bancs de sable. La Grande Barrière a donc été modelée par les changements de climats, les variations du niveau de la mer et l’érosion causée par les vents et les courants océaniques.

Vue aérienne d’une zone corallienne. — La Grande Barière de corail est classée au patrimoine mondial de l’UNESCO. Vue aérienne du « Stanley Reef ». Crédit photo : Copyright Commonwealth of Australia (GBRMPA), par W. Craik

Qu’est-ce que le corail ?

Les coraux tels qu’on les connaît existent depuis 485 millions d’années. Le corail est une structure vivante qui fait partie de la classe des anthozoaires. C’est un ensemble de colonies de petits animaux appelés polypes. Ces minuscules organismes de la famille des méduses se développent et s’agglomèrent pendant des millénaires. Chaque polype renferme un exosquelette en carbonate de calcium. C’est cette accumulation de calcium qui forme les constructions de calcaire ou récifs de corail à proprement parler.

Il existe plus de 600 types de coraux dans le monde et la Grande Barrière en compte plus de 450, soit 75 % des espèces existantes. Ils sont répartis dans 2 catégories :

Les coraux durs sont des polypes fixes qui comportent 6 tentacules lisses. Des algues photosynthétiques, appelées zooxanthelles, s’implantent sur ces coraux et leur donnent leur couleur marron clair.
Les coraux mous sont flexibles car ils n’ont pas de squelette, et sont souvent confondus avec des plantes. Leurs polypes comportent 8 tentacules poilus de couleurs vives (rose, violet, rouge, orange, jaune, vert, bleu). Cette pigmentation est causée par les protéines fluorescentes qui les composent. Pour se défendre et éviter d’être mangés par les autres animaux, les coraux produisent une substance chimique qui leur donne mauvais goût. Certains sont également dotés d’épines empoisonnées.

Les 2 types de coraux différents

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Comment fonctionne la Grande Barrière de corail ?

Comment se forment les récifs coralliens ?

Les coraux sont hermaphrodites car ils produisent des cellules à la fois mâles et femelles. Ils ont un mode de reproduction très particulier : la ponte massive. C’est un événement spectaculaire qui a lieu une fois par an, après une pleine lune. Ce phénomène nocturne est soumis à différents facteurs comme la température de l’eau, la durée d’ensoleillement, le coefficient de marée et le taux de salinité. Quand les conditions optimales sont réunies, des colonies entières de coraux libèrent au même moment leurs œufs et leurs spermatozoïdes. On assiste alors à une fabuleuse éclosion sous-marine entre les mois d’octobre et décembre, en fonction du type de coraux.

Ensuite, les coraux durs grandissent de quelques millimètres à 30 cm par an selon les espèces et peuvent vivre un millier d’années. Les coraux mous prolifèrent encore plus rapidement et peuvent même doubler ou tripler leur taille en une année.

Les coraux vivent des nutriments contenus dans les zooxanthelles. Ces algues utilisent la photosynthèse pour se nourrir. Elles ont donc besoin de lumière et d’eau chaude, entre 18 et 35°C, pour proliférer. C’est pourquoi on trouve les récifs coralliens dans les eaux tropicales peu profondes (max 60 m). Les coraux mangent également du phytoplancton ainsi que de minuscules poissons qu’ils attrapent grâce à leurs tentacules contenant un paralysant.

Quelles espèces vivent dans la Grande Barrière ?

Les récifs coralliens représente moins de 1 % des océans, mais ils abritent environ 30% de la vie marine. La richesse de la biodiversité de la Grande Barrière de corail est aussi grande que celle de la forêt amazonienne.

Cet environnement aquatique est un véritable jardin d’Eden dans lequel on trouve :

30 biorégions coralliennes (une biorégion est une zone géographique qui présente un type d’environnement naturel spécifique et dont les limites sont naturellement définies par sa topographie),
600 km² d’algues de mer,
3 000 espèces de mollusques (comme les poulpes, les huîtres, les moules, les calamars ou encore les escargots),
1 625 espèces de poissons (dont 1 400 espèces coralliennes, soit 10 % des espèces de poissons existantes),
1 300 espèces de crustacés,
630 espèces d’échinodermes (famille des étoiles de mer),
30 % des espèces d’éponges australiennes,
500 espèces de vers,
215 espèces d’oiseaux,
100 espèces de méduses,
133 espèces de requins et de raies,
40 espèces d’anémones de mer,
30 espèces de baleines et dauphins,
20 espèces d’insectes marins,
14 espèces de serpents de mer,
6 des 7 espèces existantes de tortues marines,
La plus importante population de dugongs au monde.

Une biodiversité foisonnante

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Pourquoi la Grande Barrière de corail est-elle si importante ?

Quel est le rôle de la Grande Barrière ?

Les récifs coralliens jouent un rôle de puits de carbone avec des taux d’absorption de l’ordre de 70 à 90 millions de tonnes de carbone par an (Frankignoulle & Gattuso, 1993). En utilisant ce gaz pour construire leur exosquelette, les coraux contribuent à la réduction des émissions de CO2 dans l’air.

La Grande Barrière s’avère essentielle dans la préservation du littoral. En effet, les coraux absorbent l’énergie des vagues et participent ainsi à la réduction de l’érosion des côtes. Les récifs coralliens réduisent notamment la houle et la puissance des tempêtes.

De manière générale, les récifs coralliens offrent un environnement privilégié pour la conservation de la biodiversité marine mondiale. Les coraux sont essentiels à l’équilibre biologique de l’océan. A elle seule, la Grande Barrière héberge 25 % des espèces marines mondiales. Elle abrite de nombreuses espèces de poissons et de végétaux endémiques, offrant des conditions de vie et de reproduction optimales.

La Grande Barrière est aussi une source de revenus non négligeable pour les populations locales qui dépendent de la pêche. Un kilomètre carré de corail peut produire jusqu’à 150 tonnes de poisson par an. Une grande partie de ces pêches reste traditionnelle, réalisée à pied principalement par les femmes et les enfants qui collectent poissons, mollusques et crustacés. Les récifs sont aussi le support de nombreuses traditions culturelles et religieuses pour les peuples aborigènes.

Enfin, la Grande Barrière est source de santé. Les nombreux invertébrés marins (éponges, mollusques, coraux mous) sont appelés à fournir de nouveaux médicaments. Le corail commence même à être utilisé pour renforcer l’immunité et lutter contre le vieillissement.

La Grande Barrière de corail est la plus grande structure vivante de la planète, observable depuis l’espace

Quels sont les dangers qui menacent le corail ?

Aujourd’hui, 60 % des récifs coralliens sont abîmés ou en voie de disparition ; 27 % ont disparu et 30 % sont menacés. Ils pourraient disparaître avant 2050 si rien n’est fait pour enrayer leur dépérissement à cause du réchauffement climatique.

Les dangers auxquels sont soumis les récifs coralliens sont nombreux.

Le principal danger auquel la Grande Barrière doit faire face est la pollution. Les produits d’épandage agricole impactent la qualité de l’eau, notamment à cause des pesticides qui affectent la croissance des coraux.

Le réchauffement climatique est une menace majeure pour l’avenir des coraux. L’augmentation des émissions de CO2 d’origine anthropique (causée par l’activité humaine) provoque à la fois une augmentation de la température et de l’acidité des eaux. Lorsque l’eau est trop chaude ou trop acide, la croissance des coraux se détériore. Dans ces conditions, les polypes ne sont plus en mesure de fabriquer leur exosquelette de calcium. Ce phénomène est nommé par les scientifiques : décoloration des coraux ou « blanchiment du corail ».

Le phénomène de blanchiment des coraux dans la Grande Barrière de corail. — Corail blanchit dans les eaux de l’île de Keppel. Le corail blanchi lorsque la température de l’eau devient trop élevée, en raison du réchauffement climatique. Crédit photo : Copyright Commonwealth of Australia (GBRMPA), par P.Marshall

Le tourisme de masse et l’urbanisation du littoral qui en découle, présentent un danger croissant pour le littoral et le récif corallien. Des complexes hôteliers se sont développés sur 27 îles de la Grande Barrière, en particulier dans la zone des Whitsundays, un archipel composé de 74 îles situé au large des côtes du Queensland, à 900 km au nord de Brisbane.

L’artificialisation des sols participe au ruissellement de l’eau jusque sur les côtes. L’érosion du littoral est alors amplifiée. La quantité de sable sur les plages se réduit, ce qui permet aux vagues d’emporter plus facilement des sédiments vers le lagon, mettant ainsi en péril le développement du corail.

L’érosion du littoral, dans la cadre de la hausse du niveau marin, est également une menace pour les mangroves. Ces forêts littorales retiennent de nombreux éléments nutritifs en suspension qui servent de refuge et de garde-manger pour de nombreux organismes marins. En favorisant la clarification de l’eau, elles permettent l’épanouissement du zooplancton. Certaines espèces qui naissent dans la mangrove migrent ensuite vers les zones récifales. Les mangroves jouent donc un rôle essentiel dans la préservation de l’écosystème corallien.

Comment protéger les coraux et la Grande Barrière ?

La Grande Barrière de corail appartient à l’Australie, plus précisément aux 70 clans d’Aborigènes et d’habitants de Torres Strait Island (un territoire de près de 300 îles situé dans un détroit entre la pointe nord de l’Australie et la Papouasie-Nouvelle-Guinée). Ces derniers sont très actifs dans la transmission de leur culture maritime aux jeunes générations. Ils leur apprennent notamment comment utiliser et gérer les ressources marines pour mieux les préserver.

Le gouvernement australien se mobilise aussi pour protéger ce trésor national. En 1975, un espace protégé dédié, le Parc Marin de la Grande Barrière de corail, a été créé. En 1999, le Federal Environment Protection and Biodiversity Conservation Act a également été voté pour définir des limites en matière de développement urbain et industriel dans cette zone.

En 2008, la Grande Barrière de corail a été inscrite comme Patrimoine Naturel National de l’Australie. De nombreux projets et initiatives sont développés par des associations australiennes comme Great Barrier Reef Foundation qui œuvre à la restauration des zones de coraux affectés par le phénomène de décoloration.

RETENEZ…

La Grande Barrière de corail est le plus grand écosystème de récifs coralliens au monde, à la biodiversité riche et complexe.
La Grande Barrière de corail s’est formée grâce à la présence de milliards d’animaux marins minuscules, connus sous le nom de « polypes » et qui vivent en symbiose avec des algues.
Les récifs coralliens du monde doivent faire face à de nombreux nombreux dangers : pollution, réchauffement climatique, urbanisation du littoral, surpêche, etc.
Certains récifs coralliens sont soumis au phénomène de décoloration ou « blanchiment du corail » quand l’eau devient trop chaude et s’acidifie.
Les récifs coralliens sont menacés d’extinction et pourraient disparaître d’ici 2050.

Séisme du 11 mars 2011 au Japon : Décryptage d’une Triple Catastrophe

QUAND LA TERRE SE DÉCHAÎNE

Camille COSSON

-

4 octobre 2021

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Séisme du 11 mars 2011 au Japon : Décryptage d’une Triple Catastrophe

Le Japon a la particularité de se trouver au carrefour de 4 plaques tectoniques : Pacifique, Eurasienne, Nord-Américaine et Philippine. Situé sur la ceinture de feu du Pacifique, les catastrophes naturelles y sont fréquentes et cycliques : typhon, tremblement de terre, tsunami, éruption volcanique. Pourtant, le 11 mars 2011 s’est produit un évènement inédit dans l’archipel : le « Grand Séisme de l’Est du Japon » (東日本大震災 higashi nihon daishinsai). Dans un contexte sismique japonais habitué aux « soubresauts de la terre », comment expliquer la gravité de ce désastre ? Décryptage d’une catastrophe naturelle en 3 actes.

Que s’est-il passé le 11 mars 2011 au Japon ?

Acte 1 : Un tremblement de terre de magnitude 9 secoue l’archipel nippon

Le 11 mars 2011 à 14 h 46 heure locale, une violente secousse ébranle le Japon. Initialement estimé à 7,9 sur l’échelle de Richter, le séisme est finalement évalué à 9,0 par l’Agence météorologique japonaise. Il s’agit du 4ème séisme le plus puissant survenu dans le monde depuis le début du XXème siècle.

L’épicentre se situait dans l’océan Pacifique à 130 km de Sendai (nord-est du Japon), son foyer était quant à lui à une profondeur de 32 km. À cet endroit se rencontrent les plaques Pacifique et Nord-Américaine formant un lieu de friction aussi appelé zone de subduction. La subduction se produit lorsqu’une plaque océanique plonge sous une plaque continentale.

Lors du séisme du Tôhoku, un mouvement brutal de glissement s’est opéré, entraînant un relâchement d’énergie. La plaque Pacifique s’enfonce sous celle de l’Amérique à raison de 83 mm/an en moyenne. D’après l’United States Geological Survey, l’île de Honshû se serait déplacée au total de 2,4 m vers l’est : l’équivalent de 30 ans de mouvement. Plus d’une cinquantaine de répliques supérieures à 6 ont été enregistrées suite à la secousse principale.

Acte 2 : Un tsunami déferle sur la côte du Sanriku

L’épicentre se situant en mer, la probabilité d’un tsunami est évaluée en fonction de la profondeur du foyer. Lors de la catastrophe de 2011, le séisme est superficiel et affecte la croûte terrestre. Dans ce cas de figure, la modification brutale de la topographie des fonds sous-marins entraîne un mouvement des masses d’eau, cela produit un tsunami.

Bien que la vague créée en pleine mer reste de faible hauteur (entre 20 et 120 cm), lorsqu’elle s’approche des côtes elle ralentit, augmentant en intensité et en puissance. Un tsunami peut se propager à une vitesse de 800 km/h dans l’océan.

Le tsunami de Sendai au Japon le 11 mars 2011

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Quelques minutes à peine après la secousse (variant de 10 min à 1 h), un tsunami s’abat sur les côtes du Tôhoku. La vague de plusieurs mètres de haut pénètre jusqu’à 10 km à l’intérieur des terres, ravageant tout sur son passage sur près de 600 km². Les préfectures de Miyagi, Fukushima et Iwate sont les plus touchées : le tsunami a atteint par endroit une hauteur de plus de 15 mètres. Les digues de protection de la côte du Sanriku n’ont pas résisté à sa violence : 54 des 174 villes côtières sont englouties par les eaux.

Acte 3 : Un accident nucléaire éclate à la centrale de Fukushima Daiichi

La combinaison du séisme et du tsunami engendre une catastrophe industrielle majeure à Fukushima. Le tremblement de terre provoque dans un premier temps des dommages structurels perturbant le bon fonctionnement de la centrale nucléaire. Un peu moins d’une heure après la secousse, une vague de 14 mètres de haut s’abat sur les lieux. L’inondation entraîne l’arrêt des circuits de refroidissement : le cœur des réacteurs surchauffe.

Le 11 mars 2011 vers 19 h, au vu de la situation critique de la centrale, le gouvernement japonais déclare l’état d’urgence nucléaire pour le pays. Une zone radioconcentrique de 2 km autour de Fukushima Daiichi est évacuée. Les personnes vivant dans les 10 km sont assignées à résidence. Entre le 12 et le 15 mars, plusieurs explosions à l’hydrogène se produisent. La fonte des cœurs de 3 des 6 réacteurs de la centrale libère des nucléides radioactifs dans l’air et dans la mer.

Carte de la radioactivité détectée en avril 2011 au Japon. — Carte de la radioactivité détectée en avril 2011. Crédit photo : Département de l’énergie des Etats-Unis.

Au vu de l’aggravation de la situation, la zone d’évacuation est élargie progressivement de 10 km, à 20 km, pour atteindre finalement 30 km. Les informations changeantes et diffusées au compte-gouttes génèrent une confusion et une incompréhension des sinistrés, ballottés de refuge en refuge. Il faudra attendre plusieurs semaines pour avoir des données précises sur le taux de contaminations des villages alentour et déterminer une zone d’exclusion.

Quelles sont les conséquences au lendemain de la catastrophe de Fukushima ?

Bilan humain du désastre : des milliers de victimes et disparus

Les normes parasismiques japonaises ont permis, en grande partie, aux constructions de résister au tremblement de terre. Les victimes sont majoritairement dues au tsunami qui a suivi. Les premières estimations prévoyaient une vague de 3 m, alors que celle-ci a atteint par endroit plus de 15 mètres. En conséquence, de nombreuses personnes n’ont pas évacué vers les hauteurs après le tremblement de terre.

Selon le dernier bilan de l’Agence de Reconstruction, la triple catastrophe de 2011 a causé 19 729 victimes, 2 559 personnes toujours portées disparues, et 6 233 blessés. Ce bilan humain déjà lourd n’inclut pas les victimes indirectes du désastre (dégradations des conditions de vie liées à l’habitat temporaire précaire, suicides, pathologies suites aux radiations, etc.). En outre, entre les destructions liées au tsunami et les conséquences de l’accident nucléaire, près de 500 000 personnes se sont retrouvées sans domicile.

Selon une étude menée par le gouvernement japonais, seulement 58% des habitants des préfectures d’Iwate, Miyagi et Fukushima ont fui vers les hauteurs après le tremblement de terre. Plus de la moitié des 42% qui sont restés sur place ont péri dans le tsunami.

Quelques statistiques sur la triple catastrophe du 11 mars 2011. Crédit photo : Camille Cosson, Tous droits réservés

Bilan économique du séisme : des destructions coûteuses

Les dommages structurels sont importants : routes, chemins de fer, aéroports, réseaux électriques, gaz et eau. À cela s’ajoutent de nombreuses destructions :

122 000 bâtiments détruits ;
283 000 constructions ayant subi de graves dégâts ;
748 000 bâtiments partiellement endommagés.

En juin 2011, le premier bilan économique estime les dommages financiers directs de la catastrophe à 16,9 trillions de yens (l’équivalent de 147 milliards d’euros). Ce montant représente 3,5 % du PIB du Japon. La Banque mondiale considère la catastrophe de Fukushima comme la plus coûteuse de l’histoire.

Bilan écologique de la catastrophe : des dommages sur le long terme

En plus des conséquences sociologiques et économiques, l’accident nucléaire de la centrale de Fukushima a des répercussions écologiques sur le très long terme.

Pour protéger les populations locales, le gouvernement a délimité des zones d’évacuations :

zone à accès réglementé ;
zone de retour incertain ;
zone de résidence limitée.

ATTRIBUT ALT SEO* Classification et évolution des périmètres d'évacuation suite à la catastrophe nucléaire de Fukushima — Classification et évolution des périmètres d’évacuation suite à la catastrophe nucléaire de Fukushima. Crédit photo : Rémi Scoccimaro.

Les autorités ont lancé une vaste opération de « nettoyage des sols » avec pour objectif de rouvrir progressivement certaines parties à l’habitation. En 2012, la préfecture de Fukushima pouvait compter sur un budget de 3 milliards d’euros pour passer au jet d’eau les maisons, élaguer le feuillage, et racler la terre en surface.

Quel est le bilan 10 ans après le séisme de 2011 de la côte Pacifique du Tôhoku ?

Protection des côtes : une muraille anti-tsunami de 450 km

Après la catastrophe, le gouvernement lance très rapidement son projet de reconstruction des villes côtières. Pour assurer la protection des habitants, il mise sur une solution coûteuse : 450 km de digues en béton. Cette option est d’autant plus plébiscitée par les autorités qu’elle bénéficie au lobby de la construction. De leur côté, les experts s’accordent à dire que même si le risque zéro n’existe pas, les digues retardent l’inondation et laissent plus de temps à la population pour évacuer les zones inondables.

Exemple de digue anti-tsunami ‘basse’ en construction en 2018 près d’Ishinomaki — Exemple de digue anti-tsunami ‘basse’ en construction à Watanoha en 2018. Crédit photo : Camille Cosson, Tous droits réservés.

Après 10 ans de chantier, la quasi-totalité des 450 kilomètres de murs (réparties sur les trois préfectures de Fukushima, Miyagi et Iwate) est terminée. Les nouvelles digues de protection sont encore plus hautes que celles qui étaient déjà présentes sur le territoire et qui n’ont pas résisté à l’assaut des vagues en 2011. À certains endroits, ces mégastructures de béton peuvent atteindre 14 mètres de haut. En conséquence, les habitants ont perdu tout lien visuel avec la mer. Sans parler des répercussions sur l’écologie, la pêche et le tourisme.

Reconstruction des villages : un processus lent et chaotique

En décembre 2011, les autorités japonaises promulguent de nouveaux standards de protection pour la reconstruction du Tôhoku. Cette loi classe les tsunamis en deux types, selon leur puissance et leur récurrence :

Tsunami de niveau 1 : séisme de magnitude 8, occurrence centennale ;
Tsunami de niveau 2 : séisme de magnitude égale ou supérieure 9, occurrence millénale.

Les plans d’urbanisme sont alors élaborés de façon à protéger efficacement lors d’un tsunami de niveau 1, et doivent faciliter l’évacuation en cas de tsunami de niveau 2.

Les stratégies de reconstructions sont ensuite décidées et appliquées à l’échelle locale. Les municipalités ont alors fait différents choix :

se relocaliser sur des terrains en hauteurs ;
reconstruire sur place en surélevant le niveau du sol ;
reconstruire sur place derrière un mur anti-tsunami.

Peu importe la solution retenue, les travaux étant titanesques, il aura fallu à certaines localités presque 10 ans pour se reconstruire. Certains habitants, lassés d’attendre, ont fini par quitter les logements temporaires (仮設住宅 kasetsu jûtaku) pour refaire leur vie ailleurs. En étudiant les données, Shingo Nagamatsu (spécialiste de la prévention et de la gestion des risques) a mis en évidence une corrélation entre l’ampleur des projets de reconstruction et la décroissance de la population. Un phénomène qu’il qualifie de « paradoxe de la reconstruction » : « Une fois l’analyse terminée, un « paradoxe de la reconstruction » a été découvert, indiquant qu’un plus grand nombre de personnes émigrent de la zone touchée si la municipalité se consacre à un projet de redressement de plus grande envergure avec de lourds projets de reconstruction. » (Shingo Nagamatsu, 2018)

Zones d’exclusion nucléaire : une réouverture progressive

Le contexte est d’autant plus sensible dans les zones entourant la centrale de Fukushima Daiichi. Travaillant depuis 10 ans sur les « migrants du nucléaire », la sociologue Cécile Asanuma-Brice résume : « la situation est complexe, mêlant intérêts industriels internationaux et nationaux, nécessité de revitalisation locale et gestion sanitaire et sociale. »

Le sujet des contaminations et de ses conséquences reste tabou et peu abordé de manière directe. Pourtant, largement contesté par les experts, le seuil d’exposition aux radiations pour la population locale demeure à 100 millisieverts (mSv) par an dans la région. A titre de comparaison, en France, la limite pour les travailleurs du nucléaire est fixée à 20 mSv par an. Le Japon considère donc comme « acceptable » d’exposer des populations fragiles, des séniors et des enfants aux mêmes taux de radioactivité que des ouvriers expérimentés.

De nos jours, le gouvernement poursuit sa politique de nettoyage. La zone d’exclusion est passée de 8,3 % de la préfecture de Fukushima en 2013 à 2,4 % en 2021. Le ministère de l’Environnement discerne trois catégories de décontamination :

les zones résidentielles : les maisons et les alentours sont décontaminés ;
les zones agricoles : les champs sont décontaminés, mais pas les alentours ;
les zones sauvages : la décontamination y est superficielle.

La question épineuse du traitement des 14 millions de m³ de sols contaminés reste toujours en suspens. De même que le rejet en mer ou non des eaux souillées de la centrale.

Quels enseignements le Japon a-t-il tirés de la triple catastrophe de mars 2011 ?

Le séisme du 11 mars 2011 a provoqué un bouleversement de la société japonaise. Bien qu’elle soit habituée à « vivre » avec les aléas climatiques et géologiques, le caractère inédit de cette triple catastrophe a eu des répercussions à l’échelle politique, économique et sociale.

L’évènement a également eu un retentissement à l’échelle mondiale. Quelques années après le tsunami meurtrier de 2004 dans l’océan Indien, la généralisation des smartphones a permis de capturer l’ampleur de la catastrophe. Les vidéos prises sur place par les habitants ont inondé les médias et les réseaux sociaux : jamais un tsunami n’a été autant filmé.

Qu’est-ce qui a changé au Japon depuis 2011 ? Comme après chaque désastre, les normes parasismiques ont été renforcées, cherchant à s’approcher toujours plus d’une résilience presque parfaite. Les systèmes d’alerte ont été repensés et améliorés. Grâce aux simulations informatiques, les routes d’évacuations ont pu être optimisées.

Et l’énergie atomique dans tout ça ? Avant mars 2011, 54 réacteurs fournissaient 30 % de l’électricité du pays. Dix ans plus tard, seules 5 centrales nucléaires ont repris leurs activités. Celles-ci sont toutes basées dans la partie ouest de l’archipel, moins exposée aux risques naturels. Vingt et un réacteurs vont être démantelés, les autres sont pour le moment en attente d’une mise aux normes. Certains pourraient obtenir le feu vert pour un redémarrage prochain.

De plus, les récentes promesses du gouvernement japonais d’approcher la neutralité carbone d’ici 2050 peuvent potentiellement mener à une relance du secteur nucléaire nippon.

RETENEZ…

La catastrophe du 11 mars 2011 s’est déroulée en 3 actes : d’abord un tremblement de terre, puis un tsunami, et enfin un accident nucléaire à Fukushima.
Les bâtiments ont résisté à la secousse, une grande majorité des victimes est due au tsunami.
La reconstruction dans ces régions rurales est un processus long et complexe qui a duré plus de 10 ans.
La réouverture des zones d’exclusions à l’habitation malgré des taux de contamination élevés soulève de nombreuses interrogations sur l’avenir de ces villages.

La Fonte du Permafrost : une Bombe à Retardement Pour le Climat

TERRE EN DANGER

Pauline BERÇON

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27 septembre 2021

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La Fonte du Permafrost : une Bombe à Retardement Pour le Climat

Selon le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), la planète devrait diminuer ses émissions de gaz à effet de serre de 45 % d’ici à 2030 et atteindre la neutralité carbone d’ici 2050. Ces conditions permettraient d’atteindre l’objectif fixé par les accords de Paris : limiter la hausse des températures à 1,5°C. Or, la fonte du permafrost pourrait bien venir compromettre cet objectif. En effet, la libération de méthane et de dioxyde de carbone prisonniers des glaces aggraverait la hausse des températures. Comment aborder ce phénomène, ses causes, mais aussi ses conséquences qui préoccupent tant les scientifiques ?

Une illustration actuelle et future du dérèglement climatique

Le permafrost expliqué en quelques mots

Le permafrost, ou pergélisol en français est le terme scientifique employé pour décrire un sol qui a pour particularité de rester gelé pendant plus de deux années consécutives. Ce sol est composé d’une couche de terre, de roche ou de sédiments emprisonnée dans des microlentilles de glace ou dans un gros volume de glace pure. Son épaisseur peut aller de quelques mètres à plusieurs centaines de mètres.

Ces sols se situent dans les zones les plus froides du globe : en Russie, en Alaska, mais aussi au Canada. Ils couvrent 25 % des terres de l’hémisphère Nord.

Carte des zones du globe constamment gelées. — Le permafrost, ce sol constamment gelé se situe aux hautes latitudes, principalement en Russie, en Alaska et au Canada. Crédit photo : NASA Earth Observatory

La fonte du pergélisol, conséquence de la hausse des températures

Habituellement, le permafrost est protégé par une couche épaisse de 4 mètres de terre et de matière végétale. Celle-ci gèle en hiver et fond en été. Elle agit ainsi comme une couche protectrice et régule la température du permafrost, le maintenant au-dessous du seuil de 0 °C. Cependant, au printemps 2018, une équipe de chercheurs de la station de recherche de Tcherski, dirigée par l’écologue Sergueï Zimov, a découvert que la terre proche de la surface n’avait pas du tout gelé pendant la longue et sombre nuit polaire. À la venue de l’été, le pergélisol n’a donc pas pu bénéficier de cette couche le protégeant des fortes chaleurs.

Le GIEC avait annoncé le début de la fonte de ce sous-sol gelé aux alentours de 2090. Or, un groupe de chercheurs de l’université d’Alaska Fairbanks a récemment découvert que le phénomène avait déjà débuté dans les îles arctiques du Canada, 70 ans plus tôt que prévu. Cela s’explique par des étés anormalement chauds entre 2003 et 2016. Les scientifiques, comme Louise Farquharson, géologue spécialiste de l’Arctique, ne pensaient pas que les températures élevées de l’air impacteraient autant le pergélisol.

Les impacts d’une disparition du permafrost

Des dégâts matériels et des paysages transformés

Beaucoup de maisons et d’infrastructures sont construites sur des sols gelés. Autrefois, cela ne posait aucun problème, car le sol était dur et stable. Avec la fonte du permafrost, celui-ci devient de plus en plus instable. De nombreux propriétaires se voient donc dans l’obligation de quitter leur domicile qui risque de s’effondrer. L’exemple le plus parlant est sans doute celui de la ville de Norilsk, située dans le nord de la Russie. En 2016, 60 % des immeubles étaient déformés par le phénomène.

Les régions du Grand Nord sont des zones au climat hostile où peu de personnes s’aventurent. La fonte du permafrost affecterait donc des territoires peu habités et est surtout symbolisée par des trous et des effondrements de terrain en rase campagne.

Le dépression géante de Batagaika en Sibérie : témoin de la fonte du permafrost

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La zone beige située au centre de cette image, prise par le satellite Landsat de la NASA, représente une dépression de 1 kilomètre de long et 80 mètres de profondeur. Il a été découvert près de la ville russe de Batagaï, en Russie et ne cesse de s’agrandir. La fonte du permafrost a tout simplement provoqué un affaissement du sol.

Dans un rapport publié en 2009 par Greenpeace, les entreprises russes dépensaient jusqu’à 1.3 milliards pour réparer les dégâts causés par le dégel du permafrost sur les immeubles, ponts et infrastructures pétrolières. Malheureusement les conséquences de la fonte du pergélisol ne se limitent pas aux pôles. En effet, de nombreuses autres régions du monde sont impactées par le phénomène, notamment les environnements montagnards des latitudes moyennes.

« La quantité de CO2 piégée dans le permafrost équivaudrait à 4 fois celle que les activités humaines ont émise depuis le milieu du XIXème siècle. » PAR Le giec

Photo illustrant les sols gelés de l’Arctique. — Les hautes latitudes et les milieux montagnards sont touchés par la fonte du pergélisol, à cause de la hausse des températures mondiales. Crédit photo : Pixabay

Une augmentation des émissions de gaz à effet de serre

Le permafrost est un véritable réservoir de dioxyde de carbone (CO2 ) et de méthane (CH4). Selon le GIEC, sur une période de 100 ans, l’impact du méthane serait 28 fois plus élevé que celui du CO2. La fonte du pergélisol entraînerait inévitablement la libération de ces gaz à effet de serre dans l’atmosphère ce qui aggraverait le réchauffement climatique. En 2009, le GIEC rapportait que le permafrost des régions arctiques contenait entre 1460 et 1600 milliards de tonnes de carbone organique. Pour avoir un ordre d’idée, cette quantité de CO2 piégée sous la glace équivaudrait à quatre fois celle que les activités humaines ont émise depuis le milieu du XIXe siècle. Plus récemment, une autre étude a été menée sur 405 sites par le chercheur Gustaf Hugelius de l’Université de Stockholm. Ses forages sur le terrain lui auraient permis d’estimer la quantité de carbone emprisonnée à 1.894 milliards de tonnes, soit 13 % de plus que l’étude précédente.

En fondant, le permafrost laisse le champ libre aux microbes et bactéries. Ceux-ci se mettent à grignoter la matière organique et végétale qui compose les sols fraîchement dégelés. Ils dégradent puis transforment cette matière, jusque-là inaccessible, en carbone organique et méthane.

Le cercle vicieux se dessine peu à peu. Plus la terre se réchauffe, plus le permafrost fond, libérant ainsi de grandes quantités de gaz à effet de serre et plus la planète se réchauffe. C’est que les scientifiques nomment boucle de rétroaction, ce qui peut conduire à un emballement du réchauffement climatique.

Photo du permafrost réalisée par un drone. — Le permafrost renferme du dioxyde de carbone (CO2 ) et du méthane (CH4) : de puissants gaz à effet de serre. Crédit photo : Pixabay

Une menace sanitaire

Un réservoir de mercure

De 2004 à 2012, l’hydrologue américain de l’US Geological Survey, Paul Schuster et son équipe ont recueilli plus de 13 échantillons de carottes de glace en Alaska. Les résultats de leurs mesures montrent que le pergélisol de l’Arctique contiendrait environ 56 millions de litres de mercure, soit le double de la quantité de mercure présente dans les océans, l’atmosphère et toutes les autres composantes terrestres combinées. Il est peu probable que ce mercure reste prisonnier des glaces. Le risque est qu’il se propage dans l’eau et l’air, contaminant d’abord la faune et la flore avant qu’il impacte toute la chaîne alimentaire. Le mercure peut impacter la santé des enfants tout comme celle des adultes, notamment au niveau du cerveau, du système immunitaire et du cœur.

Des bactéries et virus en sommeil dans le sous-sol gelé

Le pergélisol renferme également de nombreux virus et bactéries, vieux de plusieurs centaines de milliers d’années. Ces virus pourraient alors refaire surface et contaminer les êtres vivants se trouvant à proximité. En 2016, dans le nord de la Sibérie, des centaines de rennes sont morts sans aucune raison apparente. Puis, une vingtaine d’enfants sont tombés malades, l’un d’entre eux est même décédé. Tous ont été contaminés par une bactérie appelée bacille du charbon, responsable de la maladie du charbon. Celle-ci avait disparu depuis les années 40. En fondant, le permafrost a libéré la carcasse d’un renne, mort de cette bactérie des années auparavant. Une fois à l’air libre, elle a contaminé certains animaux et humains de passage.

Des chercheurs ont même trouvé des virus vieux de dizaines de milliers d’années comme le mollivirus, en 2015. Celui-ci, retrouvé en Sibérie par Jean-Michel Claverie, virologue et spécialiste de génomique, est le quatrième « virus géant » découvert dans le monde. Le mollivirus, ou virus mou, est vieux de 30 000 ans et n’existe plus sur Terre aujourd’hui. Ces vieux virus ne représentent, à priori, pas de risques pathogènes pour l’homme, mais rien n’exclut que des virus mortels ne soient enfouis dans le permafrost.

Au vu du danger que représente la fonte du pergélisol, il serait recommandé de déserter les zones où se situe le permafrost. C’est pourtant l’inverse qui est en train de se produire. Les hautes latitudes se réchauffent et offrent un climat de plus en plus clément. De surcroît, ces zones regorgent de ressources naturelles comme le pétrole, le gaz et les minerais. Attirées par le potentiel économique de ces régions, de plus en plus d’industriels et d’ouvriers s’y installent, souvent aux dépens de leur santé.

Vidéo expliquant les conséquences de la fonte du permafrost pour l’humanité.
Crédit vidéo : Le Monde

La fonte du permafrost engendrée par le réchauffement climatique a déjà commencé, bien plus tôt que ce que les scientifiques le prévoyaient. La disparition de ce sol gelé n’est pas porteuse de bonnes nouvelles. Effondrement des constructions et infrastructures, émissions colossales de gaz à effet de serre, libération de mercure, de virus et de bactéries potentiellement dangereux. Préserver le permafrost constitue donc un enjeu environnemental, de santé publique et de lutte contre l’aggravation du réchauffement climatique.

Pour Sergueï Zimov, écologue de formation qui dirige la station de recherche à Tcherski, la réintroduction de troupeaux de bisons, chevaux et rennes pourrait contribuer au maintien du permafrost. Cette initiative a pris le nom de « Projet Pleistocene ». Suite à leur disparition, la toundra, la mousse et les forêts ont remplacé les herbages secs et riches dont ils se nourrissaient. Or, les prairies, en particulier lorsqu’elles sont enneigées, réfléchissent davantage la lumière du soleil que les forêts, plus sombres. Les herbivores tassent la neige profonde, laissant la chaleur s’échapper du sol. Ces deux phénomènes permettaient de maintenir le sous-sol gelé.

RETENEZ…

Le permafrost ou pergélisol est un terme qui désigne un sol dont la température se maintient en dessous de 0°C pendant plus de 2 années consécutives.
Sa fonte est une conséquence de la hausse des températures mondiales dans le cadre du réchauffement climatique.
En fondant le permafrost libère du dioxyde de carbone et du méthane : deux puissants gaz à effet de serre qui pourraient conduire à un emballement du réchauffement climatique.
Le dégel du pergélisol représente une menace pour les constructions et la santé humaines.

La Lune est un Fragment de la Terre : une Naissance Explosive

PLANÈTE INSOLITE

Amélie LETY

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20 septembre 2021

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La Lune est un Fragment de la Terre : une Naissance Explosive

Unique satellite naturel permanent de la Terre, l’origine de la Lune est une question passionnante lorsqu’on s’intéresse à la formation de l’Univers. Cet astre fait partie de notre quotidien. Il est pour beaucoup d’entre nous un corps céleste à part entière avec sa propre histoire, bien loin de notre Planète Bleue. Pourtant, la Lune est un fragment de la Terre, selon l’hypothèse de l’impact géant émise en 1970 par l’américain William K. Hartmann. L’étude de la composition des roches lunaires à la suite de la conquête de la Lune a ouvert de nouveaux scénarios de collisions. Quelle que soit l’hypothèse imaginée, la Lune est un objet céleste indispensable à la vie terrestre.

La théorie de la collision géante : l’hypothèse de départ

Depuis les années 70, la théorie dominante des astronomes pour expliquer la formation de la Lune est celle de l’impact géant. Selon cette théorie, un gros impacteur serait venu s’écraser sur la Terre il y a environ 4 milliards d’années, quelque temps après sa formation. Il s’agirait d’une petite planète de la taille de Mars, d’environ 6 500 km de diamètre, soit à peu près la moitié de la taille de la Terre. Les chercheurs l’ont baptisé Théia en souvenir de la divinité grecque du même nom, mère d’Hélios – le Soleil – et de Séléné – la Lune.

L’impact aurait arraché une partie du manteau terrestre et conduit à la fragmentation complète de Théia. Le corps céleste se serait entièrement vaporisé pour donner naissance à un nuage de gaz et de débris, enrichi de matériaux arrachés à la Terre. Les roches vaporisées se seraient ensuite condensées en orbite autour de la Terre, avant de former par accrétion un corps solide : la Lune.

Demi-lune visible par temps degage depuis la Terre — La Lune, visible depuis la Terre, est son unique satellite naturel. Crédit photo : John Brighenti via Flickr

D’après ce scénario, la composition chimique de la Lune devrait légèrement différer de celle de la Terre, car la majorité des roches de notre satellite provenait du matériau initial de Théia. Ainsi, la Lune serait composée à 80 % de Théia et à 20 % de matériel arraché à la Terre.

Or, on sait que la Lune et la Terre possèdent des propriétés chimiques identiques. Ce qui met à mal l’hypothèse de l’impact géant.

L’analyse des roches lunaires : preuve que la Lune est un fragment de la Terre

Dans le cadre de la mission Apollo 15 en 1971, les astronautes de la NASA James Irwin et David Scott ont rapporté des échantillons du sol lunaire sur Terre. Leurs analyses ont révolutionné les sciences planétaires. Elles ont notamment permis de déterminer la composition minéralogique de la Lune et son mode de formation.

Sans le savoir, ils ont également rapporté la plus célèbre de toutes les roches collectées sur la Lune : “Genesis Rock”, un bloc rocheux de 270 grammes. L’analyse de cette pierre indique un âge d’environ 4,1 milliards d’années, ce qui correspond au début de la formation du Système Solaire. La Lune s’est donc formée peu de temps après la formation de la Terre. D’autres expéditions ont également permis de rapporter des échantillons de poussières et d’étudier plus en détail la nature minéralogique de la surface lunaire.

Les analyses des roches lunaires prouvent que la Lune est un fragment de la Terre — Roche lunaire rapportée par les astronautes lors de la mission Apollo 15, exposée au musée technique Speyer, en Allemagne. Crédit photo : Pascal sur Flickr (domaine public)

Les analyses des roches lunaires effectuées depuis les années 1970 jusqu’à nos jours prouvent que les compositions chimiques de la Terre et de la Lune sont assez proches :

Le fer représente 30 % de la masse de la Terre contre seulement 10 % de celle de notre satellite. Lors de la collision, la plupart du fer de la Terre s’était déjà rassemblé dans son noyau.
La Terre est aussi plus riche en éléments volatils comme le potassium et l’eau. En effet, la Lune a perdu ces éléments lors de la phase de condensation des matériaux à la suite de l’impact du géocroiseur.
Les compositions des manteaux de la Terre et de la Lune sont identiques au niveau de certains isotopes comme l’oxygène, le chrome, le titane, le tungstène et le silicium. Seule une faible partie des météorites est constituée d’autant de titane. De même, le niveau identique en oxygène indique une origine commune.

Face à ces similitudes inattendues de composition chimique, les chercheurs ont déduit que la très grande majorité de la Lune est faite de matériaux issus du manteau de la Terre. La théorie de Théia n’est donc pas totalement satisfaisante pour expliquer la formation de la Lune.

L’analyse des roches lunaires a remis en question le modèle selon lequel la Lune est formée principalement par des matériaux issus de Théia. D’autre part, les similitudes dans la composition des manteaux de la Terre et de la Lune valident la théorie de la collision. Selon des chercheurs de l’université de Yale, ce sont les conditions initiales de la collision géante qui seraient erronées.

NÉE DE LA COLLISION AVEC L’IMPACTEUR THÉIA, LA LUNE A UNE COMPOSITION MINÉRALOGIQUE QUASI IDENTIQUE À CELLE DE NOTRE PLANÈTE

De nouvelles hypothèses pour l’impact géant

Des roches fondues arrachées du manteau terrestre

Les chercheurs considèrent de nouvelles découvertes qui viennent compléter la théorie de l’impact géant. Natsuki Hosono, de l’institut de recherche RIKEN au Japon et Shun-ichiro Karato, de l’université de Yale ont formulé de nouvelles hypothèses.

D’après eux, lorsque Théia – objet impactant solide – est entré en contact avec la proto-Terre, celle-ci était encore couverte d’un océan de magma chaud. Il y a des millions d’années, après la formation du soleil, c’était le cas pour la plupart des planètes telluriques tout juste formées.

Sous l’effet de l’impact, la température du magma terrestre aurait fortement augmenté, bien plus que la surface solide de Théia. Les roches terrestres en fusion auraient alors été propulsées dans l’espace, elles se seraient agglomérées avec le temps avant de se refroidir pour former la Lune. Notre astre se serait donc formé à partir du magma de la Terre primitive.

Selon ce modèle, 80 % de la Lune provient de matériaux terrestres et non pas de l’impacteur Théia, ce qui diffère considérablement de l’hypothèse de départ.

La taille de l’impacteur Théia

Théia a laissé une empreinte chimique dans la Terre, plus ou moins importante selon sa taille. Une équipe de l’Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) et de l’École polytechnique fédérale de Lausanne a effectué plus de deux millions de simulations. Ces chercheurs ont voulu déterminer celle qui reproduirait au mieux le manteau terrestre. Ils ont fait varier la masse de Théia, mais aussi le degré de fusion de la Terre ou encore la profondeur de pénétration de l’impacteur dans le manteau terrestre.

Pour cela, les scientifiques ont envisagé deux scénarios opposés afin d’expliquer la formation de la Lune :

La fusion de deux demi-Terres. Des astres de même taille seraient entrés en collision, formant un disque de débris mixtes qui seraient à l’origine du système Terre-Lune. Les astres résultant de cette fusion seraient donc de même nature.
Le choc avec un petit projectile. Au contraire, avec cette hypothèse la masse de Théia ne représenterait qu’une petite partie de celle de la Terre et aurait heurté notre planète à très grande vitesse.

Cependant, le premier scénario comporte encore quelques inexactitudes. Un impacteur légèrement plus lourd que Mars engendre à chaque simulation un manteau terrestre trop enrichi en métaux comme le nickel ou le cobalt. La taille attribuée à Théia dans l’hypothèse initiale de l’impact géant apparaît donc en contradiction avec les similarités chimiques des roches lunaires et terrestres.

Un impacteur plus petit que Mars percute la Terre et entraine la formation de la Lune — Selon les dernières simulations, la Terre aurait été impactée par un projectile plus petit que la planète Mars. Crédit média : Don Davis (NASA) pour Wikimedia Commons.

La Lune se serait donc formée à la suite d’une collision avec un impacteur plus petit que Mars. Selon cette hypothèse, le manteau de la Lune est tel que nous le connaissons aujourd’hui, chimiquement identique à celui de la Terre.

Depuis sa naissance, la Lune aurait joué un rôle déterminant dans l’évolution de la vie sur Terre. Sans la formation de la Lune, la vie n’aurait pas existé sur notre planète, ou du moins pas sous la forme que nous lui connaissons actuellement. En effet, l’impacteur qui a créé la Lune pourrait être celui qui a apporté des composés chimiques essentiels à la vie sur Terre.

RETENEZ…

La Lune est née de la collision entre la Terre et un impacteur appelé Théia, il y a environ 4 milliards d’années.
L’étude des roches lunaires a prouvé que la Terre et la Lune ont des compositions minéralogiques quasi identiques.
Les chercheurs ont formulé de nouvelles hypothèses pour l’impact géant : Théia était de plus petite taille que Mars ; la Lune se serait formée à partir du magma de la Terre primitive.

Les Différents Types de Nuages : Comment les Reconnaître ?

TERRA COGNITA

Frédéric CANET

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12 septembre 2021

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Les Différents Types de Nuages : Comment les Reconnaître ?

Qui n’a jamais rêvé en regardant les nuages défiler dans le ciel ? Nous les scrutons régulièrement pour découvrir la forme d’un animal imaginaire ou pour prédire le temps à venir. Leur évocation est souvent poétique, mais, d’un point de vue scientifique, c’est un phénomène météorologique complexe et fascinant. Les moyens techniques modernes permettent de les étudier avec précision tout en appréciant leur influence sur nos différents climats. Ils conservent pourtant une large part de mystère. Alors qu’est-ce qu’un nuage et comment se forme-t-il ? Comment les spécialistes organisent-ils la classification des différents types de nuages ? Gardez les pieds sur terre quelques instants, ce guide va éclaircir votre horizon.

La composition des nuages

Pour Aristote, les nuages sont des phénomènes célestes créés par les quatre éléments. Au Moyen-Âge, on les appelle nues et ils revêtent alors un caractère divin. Puis, au XIII^e siècle, des encyclopédistes évoquent une matière composée d’air et d’eau. Ce n’est finalement qu’au XIX^e siècle qu’une définition scientifique est avancée.

Définir un nuage est effectivement compliqué, car sa nature est changeante et insaisissable.

Il est constitué d’un amas de particules en suspension dans l’atmosphère terrestre : gouttelettes d’eau, cristaux de glace et aérosols, ainsi que de minuscules fragments d’origine naturelle ou provenant de l’activité humaine (poussières, fumées). Ces particules rendent visible la masse plus ou moins importante du nuage. Leur nature, leur taille et leur répartition, combinées à l’éclairage naturel, définissent également son aspect général.

Schéma des différentes couches de l'atmosphère. — Les nuages se forment principalement dans la troposphère, la couche la plus basse de l’atmosphère située entre 0 et 10 km. Crédit schéma : Jackie GERNÉ pour l’Odyssée de la Terre, Tous droits réservés, diffusion interdite.

D’apparence compacte, les nuages sont avant tout composés d’un énorme volume d’air contenant de la vapeur d’eau. Ils se situent principalement dans la troposphère, la couche la plus basse de l’atmosphère, comprise entre la surface terrestre et la stratosphère. Épaisse de huit à quinze kilomètres (selon la latitude et la saison), elle est le théâtre des phénomènes météorologiques et du cycle de l’eau.

La formation des nuages

La troposphère est composée d’azote et d’oxygène, mais également d’autres gaz en plus faible quantité et de corps solides en suspension (aérosols). Elle stocke pratiquement toute l’eau présente dans l’atmosphère sous forme liquide, solide et surtout gazeuse. Il s’agit effectivement de la vapeur d’eau provenant de l’évapotranspiration des végétaux et de l’évaporation de l’eau présente à la surface terrestre.

La troposphère présente deux phénomènes favorisant l’apparition des nébulosités : la baisse régulière de la température avec l’altitude et la convection thermique provoquant des mouvements d’air verticaux (l’air chaud léger monte, tandis que l’air froid, plus dense, descend).

Schéma du cycle de l'eau. — Le cycle de l’eau et la formation des nuages. Crédit schéma : Jackie GERNÉ pour l’Odyssée de la Terre, Tous droits réservés, diffusion interdite.

La condensation de la vapeur d’eau

La formation d’un nuage découle de la condensation de la vapeur d’eau contenue dans une masse d’air se refroidissant. De l’état gazeux invisible, la vapeur d’eau passe alors à l’état solide ou liquide visible. La présence d’aérosols favorise ce changement d’état. Ils jouent le rôle de noyaux de condensation (ou de congélation) sur lesquels la vapeur d’eau se dépose pour former des gouttelettes (ou des cristaux de glace). Sous l’action de processus microphysiques, ces fines particules se regroupent peu à peu pour former une masse nuageuse.

Plusieurs mécanismes peuvent provoquer le refroidissement d’une masse d’air dans la troposphère et, par conséquent, l’apparition de formations nuageuses.

La convection atmosphérique

La convection est un processus thermodynamique produisant des nuages très étendus verticalement et de faible surface horizontale. Au contact d’une surface réchauffée par le soleil, une masse d’air se réchauffe à son tour et se charge en vapeur d’eau. En effet, plus l’air est chaud, plus il contient de vapeur d’eau et plus il perd en densité. Plus léger, il s’élève dans la troposphère et se refroidit avec l’altitude, déclenchant ainsi la condensation de la vapeur d’eau et l’apparition de nuages.

Le soulèvement orographique et frontal

Le soulèvement orographique génère également des nuages. À l’approche d’un relief, une masse d’air poussée par le vent prend progressivement de l’altitude en remontant la pente. Cela enclenche le processus de condensation de la vapeur d’eau qu’elle contient, ennuageant alors le versant exposé au vent.

Le mouvement ascendant peut également provenir de la rencontre frontale de deux masses d’air de températures différentes. L’air chaud s’élève alors au-dessus de l’air froid, se refroidit et provoque l’apparition d’une couverture nuageuse le long du front de la perturbation.

Schéma du soulèvement orographique. — Le soulèvement orographique (flèche) génère des nuages à proximité des reliefs. Crédit schéma : Jackie GERNÉ pour l’Odyssée de la Terre, Tous droits réservés, diffusion interdite.

Le refroidissement par la base

Le dernier mécanisme favorisant la création des nuages est le refroidissement au contact d’une surface plus froide. Ainsi, une masse d’air doux circulant au-dessus d’une étendue froide conduira à l’apparition de nuages bas ou de brouillard.

La dissipation des masses nuageuses

Inversement aux processus précédents, les nuages se dissipent lorsque la masse d’air se réchauffe. On assiste alors à l’évaporation des gouttelettes et cristaux de glace. En retournant à l’état gazeux, ils réduisent progressivement la masse nuageuse visible.

Les nuages perdent également une partie de leur volume sous forme de précipitations. Les particules d’eau et de glace peuvent effectivement grossir et s’agglomérer. Elles finissent par tomber sous l’effet de la gravité en donnant pluie, neige ou grêle.

La classification des différents types de nuages

Les scientifiques se penchent réellement sur l’étude des nuages à partir du XIXe siècle. La première classification date ainsi de 1802 avec l’Annuaire météorologique pour l’an X de la République française du naturaliste français Jean-Baptiste de Lamarck. L’année suivante, Luke Howard, pharmacien anglais passionné de météorologie, publie On the modifications of clouds. Il propose alors une nomenclature basée sur des termes latins pour faciliter les échanges internationaux entre météorologistes.

Le véritable tournant est la publication de l’Atlas international des nuages en 1896 par trois météorologues : le Suédois Hildebrand Hildebrandsson, le Suisse Riggenbach et le Français Teisserenc de Bort. Cet ouvrage enrichit les recherches d’Howard et propose la classification qui fait toujours autorité. Aidé par les progrès techniques, ce travail a fait l’objet de plusieurs révisions.

Les scientifiques ont défini une nomenclature précise et similaire à celle utilisée pour la faune et la flore. Elle prend en compte les principales caractéristiques des nuages : forme, structure, composition, aspect (couleur et opacité), volume, mode de formation, développement et altitude.

LE NUAGE EST UN MAILLON ESSENTIEL DU CYCLE DE L’EAU ET DES PHÉNOMÈNES QUI RÉGISSENT LA RÉPARTITION DES RESSOURCES HYDRIQUES SUR LA TERRE.

Les 10 principaux types de nuages

Le premier niveau de la classification présente dix genres ou groupes principaux (un nuage ne peut appartenir qu’à une seule de ces catégories). Ils sont définis selon les caractéristiques générales des nébulosités.

Mais plusieurs écoles s’opposent quant au mode de classement des différents types de nuages. Certains météorologues optent pour une classification troposphérique (selon l’altitude de leur base) et d’autres réclament une nomenclature pratique basée sur leur mode de formation (nuages en amas et nuages en voile ou couche).

La place des nuages dans le cycle de l'eau — Le nuage est un maillon essentiel du cycle de l’eau. Crédit photo : Illustration de Toony [CC BY 3.0], via Wikimedia Commons

Les genres principaux

Trois genres principaux se dégagent de la classification officielle tirée de l’Atlas international des nuages. Il s’agit des trois formes caractéristiques observées très fréquemment sur l’ensemble du globe.

Le cirrus est un nuage élevé provenant du soulèvement frontal d’une vaste masse d’air chaud. Il annonce généralement une dégradation des conditions météorologiques. Minces, blancs et essentiellement transparents, ses filaments lui valent le surnom de cheveux d’ange. Les éléments isolés peuvent également former des bancs nuageux. Composé de cristaux de glace petits et clairsemés, le cirrus ne donne néanmoins aucune précipitation.

Les cirrus forment des filaments minces et blancs — Les cirrus sont des nuages élevés surnommés cheveux d’ange – Crédit photo : sergei_spas (photo libre de droits), via Pixabay

Le stratus apparaît à très basse altitude sous l’effet du refroidissement par la base d’une masse d’air. Sa texture présente un aspect grisâtre uniforme et faiblement translucide (la grisaille). Peu épais, il est composé de gouttelettes d’eau voire de petits cristaux de glace. De la brume ou du brouillard l’accompagne souvent. Il produit alors de la bruine (très fines gouttelettes) et de la neige en petits grains.

Les stratus presentent un aspect grisatre uniforme — Les stratus forment un couvert nuageux d’aspect grisâtre uniforme – Crédit photo : Lucas Garbarino [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons

Le cumulus présente une forme boursouflée facilement reconnaissable. Des bourgeonnements blancs et éclatants (chou-fleur ou mouton nuageux) surmontent sa base plane et sombre. Il s’étend verticalement depuis la basse altitude jusqu’à l’étage moyen de la troposphère. Il apparaît généralement après une perturbation et lorsque le soleil réchauffe à nouveau la surface terrestre. La convection atmosphérique crée alors un courant ascendant permettant à la vapeur d’eau de s’élever et de se condenser en altitude. Dans ce ciel de traîne caractéristique, le cumulus peut donner à son tour de la bruine ou des précipitations sous forme de fines particules de glace ou de neige.

Les cumulus présentent une forme boursouflée facilement reconnaissable — Les cumulus sont caractéristiques du ciel de traîne – Crédit photo : Linnaea Mallette [CC0 1.0]

Les genres intermédiaires

Les trois genres suivants présentent des caractéristiques intermédiaires et dérivées des formes principales.

Le cirrocumulus est un nuage élevé qui, à l’image du cirrus, se forme lors de la rencontre frontale de deux masses d’air de températures différentes. Il trahit donc une instabilité et nous informe de l’arrivée d’un front froid. Cette couche nuageuse très mince comprend de très petits composants agencés plus ou moins régulièrement. Il s’agit de cristaux de glace et de gouttelettes d’eau surfondues (forme liquide à une température négative). Le cirrocumulus ne donne cependant aucune précipitation.

Les cirrocumulus sont composes de petits elements agences plus ou moins regulierement — Les cirrocumulus forment une couche nuageuse très mince – Crédit photo : King of Hearts [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

Provenant du soulèvement d’une masse d’air chaude et humide, le cirrostratus annonce l’arrivée prochaine d’une dépression sans donner de précipitations. Il forme un voile translucide et blanchâtre pouvant masquer le ciel. D’aspect filamenteux ou complètement lisse, il provoque souvent un phénomène de halo lumineux au niveau du soleil. Installé dans l’étage supérieur de la troposphère, il est composé de petits cristaux de glace disposés sur une faible épaisseur.

Halo lumineux au niveau du soleil cree par des cirrostratus — Les cirrostratus forment un voile translucide et blanchâtre – Crédit photo : GerritR [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons

Le stratocumulus est un nuage bas composant des masses arrondies, grises et blanchâtres, alternant les parties sombres et plus claires. Il forme des alignements réguliers ou des vagues uniformes et lisses. Le stratocumulus provient de la convection atmosphérique. Cependant, son développement vertical est stoppé par une couche d’air stable. Il s’étale alors horizontalement sur de grandes surfaces. Ce type de nuage est essentiellement constitué de gouttes d’eau et de neige roulée (très petits fragments de glace arrondis). Il produit de rares précipitations sous forme de pluie faible, de bruine, de neige ou de particules de glace.

Les stratocumulus sont des nuages bas formant des vagues uniformes — Les stratocumulus s’étalent horizontalement sur de grandes surfaces – Crédit photo : Famartin [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons

Les genres dérivés

Les quatre derniers genres sont directement dérivés des cumulus et stratus.

Disposé à une altitude moyenne, l’altocumulus donne un aspect ondulé ou pommelé au ciel. Les petits nuages blancs ou gris, en forme de lamelles, de cylindres ou de boules, se regroupent plus ou moins densément. Ils contiennent des gouttelettes d’eau voire des cristaux de glace à très basse température. L’altocumulus apparaît avant un orage ou un changement de temps. Il dénote l’instabilité d’une masse d’air sous l’effet d’un soulèvement frontal ou orographique.

Ciel d'aspect pommele en raison de la presence d'altocumulus — Les altocumulus donnent un aspect pommelé au ciel – Crédit photo : John Robert McPherson [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons

L’altostratus est un nuage de moyenne altitude pouvant déborder sur l’étage supérieur de la troposphère. Il résulte du soulèvement d’une masse d’air à l’approche d’une perturbation. Composé de cristaux de glace et de gouttelettes d’eau, il forme une couche nuageuse grise et homogène, très étendue, mais peu dense et translucide. Il s’accompagne généralement de précipitations sous forme de pluie ou de neige.

Les altostratus forment une couche nuageuse grise et homogene — Les altostratus se forment à moyenne altitude – Crédit photo : Famartin [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons

La formation du nimbostratus découle également du soulèvement d’une masse d’air chaude et humide. Mais, contrairement aux altostratus, il présente une forte extension verticale sur plusieurs étages de la troposphère. Il produit un couvert nuageux gris, sombre et opaque, aux contours flous. Comprenant une grande concentration de gouttelettes d’eau, de flocons de neige et de cristaux de glace, il donne des précipitations modérées et continues sous forme de pluie ou de neige.

Couvert nuageux gris et opaque compose de nimbostratus — Les nimbostratus s’étendent sur plusieurs étages de la troposphère – Crédit photo : Ironpiping [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons

Le cumulonimbus ressemble à une montagne surmontée d’un gigantesque panache. Il présente la plus importante extension verticale (entre 5 et 12 km) et il peut s’étendre sur une surface de 5 à 15 km. Une forte convection atmosphérique – causée par le réchauffement rapide d’une masse d’air humide ou par la rencontre violente de deux masses d’air opposées – provoque son développement. Il est accompagné de turbulences et de phénomènes violents (orages, tornades, rafales, fortes averses). Isolé ou regroupé en une file continue, il est composé de gouttelettes, gouttes d’eau surfondue et cristaux de glace.

Les cumulonimbus ressemblent a une montagne surmontee d'un panache gigantesque — Les cumulonimbus sont accompagnés de phénomènes violents – Crédit photo : Tobias Hämmer [photo libre de droits], via Pixabay

Les sous-catégories de la classification internationale des nuages

Les nuages évoluent en permanence et ils peuvent revêtir une multitude d’aspects différents. Les météorologistes ont donc développé la classification afin de préciser ces variations. La nomenclature, inspirée de celle utilisée pour les animaux et les végétaux, comprend donc plusieurs sous-catégories (espèces, variétés et particularités) permettant d’affiner la description des genres principaux.

Ainsi, l’altocumulus lenticularis est une déclinaison du genre altocumulus présentant une forme lenticulaire caractéristique. À proximité d’un relief, ce nuage stationnaire prend la forme d’une lentille, d’une aile d’avion ou d’une soucoupe volante sous l’effet du soulèvement orographique le long du versant exposé au vent.

Un altocumulus lenticularis avec sa forme lenticulaire particuliere — L’altocumulus lenticularis est un nuage stationnaire avec une forme lenticulaire particulière – Crédit photo : sylvboisse [CC BY-SA 2.0], via Wikimedia Commons

Par ailleurs, les scientifiques ont recensé des éléments nuageux annexes et spéciaux comprenant de petites formations secondaires et des nuages provenant de phénomènes naturels ou de l’activité humaine.

Par exemple, le cirrus homogenitus est un nuage élevé du genre cirrus créé artificiellement par le passage d’un avion dans le ciel. La circulation des aéronefs modifie effectivement les propriétés de l’atmosphère et provoque des traînées de condensation s’étendant horizontalement dans leur sillage.

Trainees de condensation des avions formant des nuages (cirrus homogenitus) — Le cirrus homogenitus découle de l’activité humaine (traînées de condensation des avions) – Crédit photo : GerritR [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons

Une connaissance essentielle

La connaissance des nuages est primordiale pour l’activité humaine dépendant des prévisions météorologiques.

D’une part, le nuage est un maillon essentiel du cycle de l’eau. Ce phénomène naturel se développe en circuit fermé entre la mer, le ciel et la terre. Sous l’effet du soleil, l’évaporation de l’eau présente à la surface terrestre provoque la formation de nuages. Ces derniers produisent des précipitations qui alimentent les nappes phréatiques souterraines puis les cours d’eau, les mers et les océans. Un nouveau cycle peut alors débuter.

D’autre part, les différents types de nuages aident à réguler la température ressentie à la surface de la Terre. Ils réfléchissent une partie du rayonnement solaire vers l’espace et ils constituent un écran protégeant notre planète des températures excessives. De plus, la couverture nuageuse permet de limiter les déperditions de chaleur. Elle participe à l’effet de serre naturel en renvoyant vers le sol une partie du rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre chauffée par le soleil.

Les météorologistes ont ainsi mis en évidence l’impact direct des formations nuageuses sur la répartition des ressources hydriques et sur la régulation de la température à l’échelle de notre planète. Mais, si l’étude des nuages est passionnante, elle est rendue complexe par leur perpétuelle évolution. La modélisation de ces structures s’avère ainsi particulièrement difficile et de nombreux mystères doivent encore être percés. Levez les yeux ! Les nuages n’ont pas fini de nous faire rêver.

RETENEZ…

Les nuages sont avant tout composés d’un énorme volume d’air contenant de la vapeur d’eau.

La troposphère présente deux phénomènes favorisant l’apparition des nuages : la baisse régulière de la température avec l’altitude et la convection thermique provoquant des mouvements d’air verticaux.

La classification des différents types de nuages comporte dix genres principaux et de nombreuses sous-catégories permettant d’affiner la description de ces phénomènes en perpétuelle évolution.

Les nuages ont un impact direct sur la répartition des ressources hydriques et sur la régulation de la température à l’échelle de notre planète.

Les Aurores Polaires : des Joyaux Magnétiques

TERRA COGNITA

Bernadette MARQUES

-

9 septembre 2021

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Les Aurores Polaires : des Joyaux Magnétiques

Les aurores polaires constituent une représentation de l’impact de l’activité du Soleil sur la Terre. Ce phénomène lumineux, aussi appelé lueur polaire, s’observe généralement aux pôles de notre planète. Elle est de deux sortes et nommée différemment en fonction de son emplacement. On parle d’aurore australe quand elle est aperçue dans l’hémisphère Sud. A contrario, l’aurore boréale se manifeste dans l’hémisphère Nord. Le scientifique et astronome Galilée a donné à cette dernière le nom latin d’aurora borealis. Aurora signifie « lever du jour » et donne son nom à la déesse romaine de l’aube. Borealis fait référence au Boreas, le vent du Nord. Impressionnantes, les aurores polaires arborent des couleurs chatoyantes et certaines conditions doivent être réunies pour les apercevoir. Découverte.

Un spectacle majestueux dû à la rencontre d’atomes

Les aurores polaires sont le fruit de la conjonction du vent solaire et de l’éjection de masse coronale (EMC) avec le champ magnétique terrestre (magnétosphère). Explications.

Le Soleil, l’étoile la plus proche de la Terre, est une boule de gaz lumineuse, constituée de particules chargées d’électricité. Cette boule de plasma est soumise à une fluctuation d’énergie à sa surface. Elle engendre une libération soudaine d’énergie. Celle-ci expulse ainsi des ions, des protons et des électrons. Ces particules chargées électriquement s’approchent de la Terre sous la forme de vent solaire. Ce flux de particules chargées s’intensifie lors des éruptions solaires. Celles-ci appelées aussi les tempêtes solaires sont une libération soudaine et puissante d’énergie.

En observant la surface solaire, nous apercevons des zones sombres, les tâches solaires. Elles apparaissent à la surface du Soleil au cours de phases d’activités plus intenses. En effet, dans ces régions, la température est inférieure à celle du reste de la surface et le champ magnétique très intense. Ce sont le lieu des éruptions solaires, qui se produisent lorsqu’une grande quantité d’énergie est soudainement relâchée. Un arc magnétique se produit entre deux tâches et crée une protubérance. Quand le champ magnétique devient instable, l’arc se déchire et on assiste à une éjection de masse coronale (bulle de plasma) .

La rencontre du vent solaire et du champ magnetique terrestre — Le vent solaire se dirige vers la Terre et est dévié par la magnétosphère. Aux niveau des pôles, le bouclier terrestre est plus fin et laisse passer des particules libérées par le Soleil. Crédit photo : ©Shutterstock, Par VectorMine, Tous droits réservés.

En tournant sur lui-même, le noyau métallique de la Terre crée un champ magnétique. Ce dernier est similaire à l’action de la force provenant d’un aimant. Ce phénomène entoure notre planète et nous protège des particules libérées par le Soleil. Sa zone de couverture, que nous matérialisons par des lignes constitue la magnétosphère.Toutefois, aux deux pôles magnétiques de cette zone, le bouclier terrestre est plus fin. Ainsi, des particules solaires plongent dans l’atmosphère terrestre, entraînant des réactions chimiques.

Le phenomene des lumieres d’une aurore qui se pare de differentes couleurs — Lumières d’aurore de différentes couleurs. Crédit photo : ©Shutterstock, Par photography in india, Tous droits réservés.

Une aurore polaire présente un spectacle de différentes couleurs liées à une collision. Celle de l’oxygène et de l’azote, présents dans la couche supérieure de l’atmosphère terrestre, et des particules chargées électriquement provenant du Soleil et portées par le vent solaire. La puissance de ce dernier, couplée à l’altitude de la réaction, influence la couleur observée.

Ainsi, les différentes colorations s’étendent du vert au rouge si la réaction implique l’oxygène. La couleur est verte si la collision se produit en-dessous de 240 km d’altitude. Au-dessus, le ciel se pare de rouge. Si c’est de l’azote qui rencontre les particules, la réaction produit alors des teintes allant du bleu au violet. Jusqu’à 95 km d’altitude, la réaction engendre du bleu. Au-delà, la couleur perçue est le violet.

Le vert reste toutefois la couleur la plus observée dans les aurores polaires et il existe de nombreuses variations que l’œil humain ne perçoit pas.

UNE AURORE POLAIRE NAÎT DE LA RENCONTRE DES PARTICULES ÉJECTÉES PAR LE SOLEIL ET DU CHAMP MAGNÉTIQUE DE LA TERRE.

Les aurores polaires : où, quand et comment les apercevoir ?

Les aurores polaires se produisent dans la thermosphère, une des couches supérieures de l’atmosphère. Celle-ci commence à 80-90 km d’altitude pour s’arrêter à 800 km d’altitude. Elle contient la ionosphère, une strate pleine de particules chargées. C’est dans cette dernière que les aurores se créent.

les differentes couches de l’atmosphere — Ci-dessus, les différentes couches de l’atmosphère. Les aurores polaires se produisent dans la thermosphère, qui constitue une des couches de l’atmosphère. Crédit photo : ©Shutterstock, Par Macrovector, Tous droits réservés.

De plus, le champ magnétique de la Terre est plus fin au niveau des pôles magnétiques. Ainsi, les lueurs polaires sont visibles dans les régions polaires à l’intérieur de la zone appelée zone aurorale. Elle possède un rayon de 2500 km environ et se situe entre 65 et 75 degrés de latitude.

Les champs magnetiques terrestres et les poles — Les pôles magnétiques ne se situent pas au même endroit que les pôles géographiques. De plus, parfois les pôles magnétiques peuvent s’inverser. Crédit photo : ©Shutterstock, Par OSweetNature, Tous droits réservés.

Nous constatons une différence entre les pôles géographiques et les pôles magnétiques. Le pôle nord géographique est l’axe de rotation de la terre, c’est la partie nord de la carte géographique. Il est situé au milieu de l’océan Arctique. Les pôles nord et sud magnétiques sont le point de convergence des lignes de champ magnétique entourant la Terre. Les pôles magnétiques sont principalement le fruit du mouvement du noyau terrestre et se déplacent continuellement. En 2021, ils bougent à une vitesse de 55 kilomètres par an.

Où peut-on voir des aurores polaires ?

Il est possible d’apercevoir des aurores polaires toute l’année, mais pas n’importe où. Les aurores boréales et les aurores australes sont les images en miroir les unes des autres. Lorsque c’est l’été dans le cercle Arctique et que les aurores boréales ne sont pas visibles, c’est l’hiver en Antarctique et les aurores australes sont observables, et vice versa.

Quelle est la meilleure période pour voir des aurore polaires ?

La période la plus propice à l’observation des aurores est donc celle de la nuit polaire. Elle correspond à une obscurité qui dure six mois. Les aurores australes, soit dans l’hémisphère Sud, sont donc visibles de mai à octobre. Concernant les aurores boréales, soit dans l’hémisphère Nord, elles le sont de septembre à mars. Contrairement aux idées reçues, les aurores polaires se produisent également en plein jour, tous les 2-3 jours en moyenne.

Une aurore australe visible sur l’ile Betsey, située à proximité de la Tasmanie. Crédit photo : ©Shutterstock, Par james_stone76, Tous droits réservés.

Quel est le meilleur endroit pour observer des aurores polaires ?

Il est plus simple d’observer des aurores boréales, car elles se produisent dans des régions plus facilement accessibles, comme l’Alaska, le nord du Canada, l’Islande. Alors qu’en hiver, le continent Antarctique au sud est entouré d’une banquise qui rend son accès difficile.

Quelles sont les conditions favorables pour apercevoir des aurores polaires ?

Afin d’observer le plus clairement possible une aurore polaire, plusieurs conditions météorologiques et géographiques favorables doivent être réunies :

un ciel dégagé sans aucun nuage qui permet de voir les particules de lumières ;
une nuit sans pleine lune qui peut déranger le spectacle d’une aurore polaire par sa luminosité ;
un point d’observation loin de toute pollution lumineuse d’une ville qui gêne l’observation d’une aurore polaire. Le meilleur endroit se trouve dans un bâteau sur l’eau, sur une mer calme ;
une forte activité solaire qui est à l’origine de l’aurore ;
une position située en zone aurorale.

Les tempêtes géomagnétiques

Une éruption solaire d’intensité élevée provoque un phénomène d’aurore polaire accentué. En cas d’un pic d’activité solaire, des quantités importantes de matière chargée atteignent les pôles et les latitudes plus basses du globe. Ces éruptions hautement énergétiques créent une onde de choc qui déforme le bouclier magnétique terrestre. Ainsi les couches de la magnétosphère se trouvent plus basses qu’habituellement. On assiste alors à une tempête géomagnétique ou un orage magnétique.

Peu connue du grand public, la tempête géomagnétique constitue un cataclysme (grand bouleversement à la surface de notre planète par un phénomène naturel destructeur). Sans danger direct pour l’homme, elle peut mettre hors service les réseaux de distribution électriques d’une partie du globe. Toutes les infrastructures électriques humaines sont perturbées : les ordinateurs, Internet, les satellites de communication. Nous pouvons aussi assister à une panne généralisée à l’échelle planétaire.

En mars 1989, au Québec, le plus violent orage magnétique connu s’est produit. Il a privé d’électricité cinq millions de personnes pendant neuf heures. Ce blackout électrique a occasionné des dégâts évalués à deux milliards de dollars.

RETENEZ…

Une aurore polaire est un phénomène lumineux qui s’observe dans les régions les plus proches des pôles.
Les couleurs des aurores sont liées aux différents atomes constitutifs de l’atmosphère.
Deux types de pôles existent : les pôles géographiques et les pôles magnétiques.
L’intensité et la latitude des aurores polaires est un indicateur du niveau d’activité du soleil.

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