Changement du niveau de la mer: pertinence, preuves à l'appui et mécanisme des changements
Lisez cet article pour en savoir plus sur le changement du niveau de la mer: pertinence, preuves à l'appui et mécanisme des changements:
Par variations du niveau de la mer, nous entendons les fluctuations du niveau moyen de la mer, c’est-à-dire le niveau moyen de la surface de la mer, dont les données proviennent d’une série d’enregistrements continus d’oscillations de marée sur une période de temps considérablement longue.
Ainsi, les changements du niveau de la mer peuvent également être qualifiés de changement relatif du niveau de la mer. Lors d'une élévation relative du niveau de la mer, la terre ou la surface de la mer peut subir une élévation ou un affaissement de la surface, ou les deux peuvent monter et descendre en même temps.
Les principales catégories de changement du niveau de la mer sont mentionnées ci-dessous:
(i) Les changements eustatiques se produisent lorsque le volume d'eau de mer change en raison de facteurs tels que le réchauffement de la planète et la fonte des inlandsis (élévation du niveau de la mer) ou des périodes glaciaires (baisse du niveau de la mer).
(ii) Les changements tectoniques sont dus à une modification du niveau des terres.
Ces changements sont dus aux facteurs suivants:
(a) Les changements isostatiques dus à l’addition ou à la suppression de charge, par exemple, au cours des périodes glaciaires, la masse continentale s’est affaissée sous l’énorme charge exercée par la glace glaciaire; il en résultait une élévation apparente du niveau de la mer. D'autre part, la masse continentale de la Scandinavie est toujours en hausse alors que la glace est éliminée.
b) Les mouvements épirogéniques sont dus à l’inclinaison à grande échelle des continents, ce qui peut entraîner la montée d’une partie du continent par rapport au niveau moyen de la mer alors même que l’autre partie peut s’affaiblir, entraînant une élévation apparente du niveau de la mer.
(c) Les mouvements orogéniques sont liés au pliage et à la flexion (étirement d'une partie de la croûte terrestre) de la lithosphère, ce qui entraîne la formation de hautes montagnes et une chute apparente du niveau de la mer.
Par conséquent, le phénomène de changement du niveau de la mer peut se résumer ainsi:
1. L'élévation du niveau de la mer s'accompagne de l'affaissement de la surface terrestre; l'élévation du niveau de la mer peut avoir lieu alors que la terre reste immobile ou qu'elle monte à un rythme plus lent que le niveau de la mer.
2. Le niveau de la mer reste statique, mais la terre diminue.
3. Le niveau de la mer baisse, mais la terre baisse plus rapidement.
De même, la baisse du niveau de la mer peut être due à: 1) la baisse du niveau de la mer lorsque la surface de la terre augmente ou reste statique ou que la terre s’effondre plus lentement; (2) pas de changement du niveau de la mer mais des terres se déplaçant vers le haut; (3) la surface terrestre s’élève plus rapidement que le niveau de la mer.
Pertinence de l'étude des modifications du niveau de la mer:
L'étude des variations du niveau de la mer est importante. Il fournit des éléments clés sur le changement climatique et nous permet également de dresser un repère pour estimer les taux d’élévation tectonique au cours des périodes géologiques passées. Le niveau de la mer influe directement sur le rythme et la structure des processus d’érosion et de dépôt dans les zones côtières. En étudiant les fluctuations du niveau de la mer, il devient possible d'évaluer l'adéquation des zones côtières au développement industriel.
Les fluctuations du niveau de la mer déterminent la disponibilité des terres, en particulier dans les zones côtières, qui sont importantes pour l’agriculture. La submersion future de la terre pourrait être un désastre pour la civilisation humaine dans la mesure où elle pourrait mettre en danger notre sécurité alimentaire. En prévoyant les changements climatiques et les zones pouvant être immergées dans la mer, il devient possible pour les pays de faible altitude de construire des digues et des digues côtières.
La tâche de cartographier les zones susceptibles d'être affectées par les ondes de tempête et les inondations périodiques n'est possible que si nous connaissons les zones susceptibles d'être affectées par la future élévation du niveau de la mer. La construction d'unités de production d'énergie marémotrice nécessite des emplacements appropriés. En identifiant les zones de submersion possibles dans un proche avenir, il devient possible d'installer des centrales marémotrices dans des emplacements appropriés.
Preuves à l'appui du changement de niveau de la mer:
Les modifications du niveau de la mer au cours de la période quaternaire sont reconstruites à l'aide des méthodes suivantes:
Les rives élevées, telles que les plages surélevées, suggèrent une chute du niveau de la mer dans cette région dans le passé. L’application de techniques radiométriques sur les matériaux trouvés sur ces plages surélevées permet de déterminer l’âge exact des variations du niveau de la mer.
Les canyons sous-marins prouvent qu’il était jadis une élévation relative du niveau de la mer car ils ne se sont formés que dans des conditions submergées.
Les isotopes d’oxygène bien conservés dans les dépôts calcaires de microfossiles, trouvés dans les dépôts sédimentaires au fond de l’océan, fournissent des informations sur les variations du niveau de la mer; le changement du niveau de la mer au Quaternaire est connu grâce à de tels dépôts de microfossiles. Les preuves suggèrent que durant les dernières glaciations et interglaciaires, le niveau moyen de la mer se situait entre 50 et 60 m au-dessous du niveau moyen actuel.
Les plateaux continentaux ont des dépôts organiques ou inorganiques. Les dépôts de tourbe résultent de la décomposition des dépôts organiques dans des conditions gorgées d'eau. La tourbe est formée dans les zones intertidales qui peuvent être datées par radiométrie en appliquant la technique au carbone 14. Par conséquent, les gisements de tourbe constituent également une source d'informations précieuses sur les variations passées du niveau de la mer.
Nous pouvons conclure des preuves susmentionnées que, lors des dernières glaciations (il y a environ 18 000 ans), le niveau de la mer était de 110 à 140 m en dessous du niveau actuel. Par conséquent, de vastes zones des plateaux continentaux ont été laissées sèches. Elle a été suivie par une montée constante du niveau de la mer appelée transgression de Flandre.
Entre 18 000 et 8 000 ans auparavant (BP - «aujourd'hui», 1950), c'est-à-dire que, durant la période holocène, le niveau de la mer a augmenté beaucoup plus rapidement (1 m / 100 ans). Bien que ce taux d’élévation du niveau de la mer ait été stoppé entre 6 000 et 5 000 ans avant l’histoire, l’historique des fluctuations du niveau de la mer au cours des 10 000 dernières années révèle qu’il y avait au moins neuf phases froides en Europe. Deux phases ont été délimitées avec précision: l’avancée médiévale (1200 à 1400) et le petit âge glaciaire (1550 à 1800).
Les preuves des changements du niveau de la mer pré-quaternaire proviennent de diverses sources, telles que les dépôts sédimentaires des continents. La profondeur des sédiments indique la durée possible de la submersion de la zone où les sédiments se déposent. La profondeur des sédiments peut être connue en déterminant leurs caractéristiques lithologiques et organiques.
Si les sédiments marins sont exposés au niveau sous-aérien en raison de l'élévation des terres ou de la baisse du niveau de la mer, il est possible d'estimer l'évolution du niveau de la mer en utilisant des preuves fossiles. Cependant, cette technique ne fait que suggérer des changements régionaux du niveau de la mer.
L’étude des variations du niveau de la mer sur les différents continents a permis d’établir les variations globales du niveau de la mer. Si les fluctuations du niveau de la mer sur différents continents sont synchrones, elles peuvent être considérées comme un changement global du niveau de la mer. De plus, les sédiments marins trouvés sur un terrain cratonique stable indiquent les fluctuations du niveau de la mer au cours des derniers âges.
Une autre méthode d’estimation de l’évolution du niveau de la mer consiste à tracer la zone du continent où se trouvent les couches marines. Les changements du niveau de la mer avant le Quaternaire peuvent également être estimés en traçant les changements sur les rives. Les preuves sismiques, recueillies lors de forages (car il est généralement difficile de recueillir des informations à partir de séquences sédimentaires offshore par des observations externes), nous aident également à comprendre l'évolution des sédiments en profondeur.
L’enregistrement du changement du niveau de la mer avant le Quaternaire présenté par le groupe Exxon montre les changements globaux du niveau de la mer depuis le Crétacé jusqu’à aujourd’hui. Cela montre que la hausse à long terme au début du Crétacé a été précédée par une période prolongée de niveaux de la mer généralement bas qui s’était étendue depuis le Paléozoïque supérieur il ya environ 320 millions d’années jusqu’à la fin du Mésozoïque il y a environ 150 millions d’années.
L’étude réalisée par le groupe Exxon donne à penser que durant le Crétacé supérieur, le niveau de la mer a atteint un maximum de 250 m au-dessus du niveau de la mer actuel. Les baisses spectaculaires du niveau de la mer pendant le mésozoïque et le cénozoïque sont les plus remarquables. La baisse la plus rapide du niveau de la mer (environ 150 m) a eu lieu à la fin de l’ère oligocène.
Mécanismes de changement du niveau de la mer:
Les fluctuations du niveau de la mer impliquent trois mécanismes de base: des changements dans le volume d'eau des océans; changements dans le volume du bassin océanique; changements dans le géoïde, c'est-à-dire la forme de la terre.
Changements dans le volume d'eau de mer:
Le niveau actuel de la mer augmenterait d’environ 60 à 75 m si la glace en Antarctique fondait, alors que la calotte glaciaire du Groenland contribuerait à une élévation du niveau de la mer d’environ 5 m. On suppose que, dans un tel cas, la charge supplémentaire d'eau de mer entraînerait un affaissement du plancher océanique en raison d'une compensation d'isostatie. Ainsi, l'élévation totale du niveau de la mer serait d'environ 40 à 50 m. Cependant, l’adaptation isostatie de la terre et de l’océan n’est toujours pas claire en raison du manque de données.
La banquise antarctique s'est formée au milieu et à la fin du Tertiaire et a entraîné la chute du niveau de la mer. Il y a environ 3 à 4 millions d'années, les continents de l'hémisphère nord ont connu la formation de vastes couches de glace, la première fois dans l'histoire géologique. En conséquence, le niveau de la mer a baissé (le volume total de l’eau de mer a été réduit).
Au contraire, si la banquise fond, l’eau retourne à l’océan. En règle générale, on observe que dans la phase initiale de la fonte des glaces, le soulèvement isostatie est rapide, à savoir de 3 à 10 m par 100 ans.
La surface du sol s'élève lorsque la charge de glace est éliminée par la fonte. Mais un tel processus d'élévation du sol est lent et prend plusieurs milliers d'années en raison du manteau visqueux et du bloc crustal sous-jacent de faible élasticité. La Scandinavie, par exemple, est toujours en hausse après le retrait de la glace déposée lors de la dernière période glaciaire.
Changement de volume du bassin océanique:
Les changements dans le volume du bassin océanique et les changements résultants dans le niveau de la mer ont été un événement important de l'ère mésozoïque et du début de l'ère cénozoïque.
Ces changements sont dus aux facteurs suivants:
i) Modifications du volume des dorsales océaniques:
Une cause tectonique importante de l'élévation du niveau de la mer, des modifications du volume des dorsales médio-océaniques peuvent survenir en raison de la réorganisation périodique des limites des plaques, entraînant des variations de la longueur totale du système de dorsales. Si la lithosphère est chaude, le taux d'étalement augmente, ce qui entraîne une augmentation du volume de la crête et inversement. Le niveau de la mer augmente lorsque la crête océanique augmente en volume.
Un autre facteur est le changement du taux d’étalement des fonds marins. Depuis le Crétacé supérieur, le volume de la dorsale océanique a augmenté régulièrement. Étant donné que la crête occupe environ 12% du volume total des eaux de la mer, toute modification de ce type dans la dorsale océanique a une grande influence sur le niveau de la mer.
ii) Accumulation de sédiments au fond de l'océan:
Les sédiments sont produits par la dénudation des continents et se déposent au fond de l'océan. Le dépôt de sédiments peut entraîner l'affaissement du fond de l'océan et l'élimination des sédiments par subduction ou élévation. Si nous ne tenons pas compte de ces deux facteurs, le niveau de la mer montera en raison de la diminution du volume du bassin océanique.
Depuis la période du crétacé moyen, l'accumulation de carbonates dans les bassins océaniques a connu une croissance régulière, principalement en raison d'une croissance plus active d'organismes marins sécrétant des carbonates. On suppose que l'accumulation de carbonates a entraîné une élévation globale du plancher océanique d'environ 300 m et une élévation globale du niveau de la mer d'environ 55 m, même après les ajustements isostatiques.
(iii) Impact de l'orogenèse:
Comme l'orogenèse provoque un raccourcissement et un épaississement de la croûte continentale et une réduction de la superficie des continents, le niveau de la mer baisse en raison de l'augmentation du volume du bassin océanique. Par exemple, si l’on suppose que le plateau tibétain est constitué de couches de la croûte deux fois plus épaisses que la moyenne, il entraînera une baisse du niveau de la mer globale d’environ 26 m en raison de l’augmentation du volume du bassin océanique.
iv) assèchement de petits bassins océaniques:
La dessiccation de bassins océaniques de plus petite taille peut modifier le niveau de la mer dans le monde. Au début des années 1970, KJ Hsti considérait que la présence d'épais dépôts d'évaporites dans les roches sédimentaires de la mer Méditerranée et la présence de gorges sous-marines profondes à l'embouchure de rivières comme le Nil et le Rhône prouvaient que la totalité de la mer Méditerranée s'était évaporée 5 millions d'années BP. L’eau s’est évaporée de la
La mer Méditerranée serait finalement revenue dans les océans et aurait provoqué une élévation du niveau de la mer.
Selon l'estimation de KJ Hsti, il y aurait eu une élévation globale du niveau de la mer de 5 m, même après un ajustement isostatique, c'est-à-dire une affaissement du fond de l'océan de 10 m dû à l'augmentation de la charge en eau. Il convient de mentionner que la mer Méditerranée à cette époque était isolée du reste des océans depuis que le détroit de Gibraltar avait été fermé par une élévation locale.
Un signe analogue de dessiccation et d'élévation du niveau de la mer est observé dans le cas du sud de l'océan Atlantique à son stade naissant, au début du Crétacé, lorsque le bassin océanique isolé s'est asséché. Cela a conduit à une élévation du niveau de la mer car les eaux de la partie méridionale de l'océan Atlantique sont revenues dans la masse d'eau des océans environnants. Des preuves à l’appui de cet événement se trouvent dans les épais dépôts d’évaporite. L'élévation du niveau de la mer à l'échelle mondiale a probablement atteint 60 m après la dessiccation de l'Atlantique Sud.
Hypothèse de l'effet géoïdal:
Le mouvement isostatique de la croûte terrestre suggère un mouvement vertical de la croûte en réponse à l'augmentation et à la diminution de sa charge. D'autre part, les effets géoïdaux suggèrent des déformations de la croûte résultant d'une redistribution horizontale continue de la masse dans et entre les bassins océaniques du monde en réponse à une augmentation et une diminution de la charge sur les bassins océaniques.
Un modèle mis au point dans les années 1970 par des géophysiciens et des géomorphologues a prédit six zones de bassins océaniques qui ont été témoins d'un changement du niveau de la mer de l'Holocène dû à des effets à la fois isostatiques et géoïdes. Cependant, le changement du niveau de la mer dû à l'impact géoïdal n'est toujours pas prouvé.
Changements à court terme du niveau de la mer:
Les changements à court terme se produisent au cours d'une année. Généralement, des variations saisonnières de 5 à 6 cm du niveau de la mer sont observées au cours d'une année. Mais les fluctuations du niveau de la mer atteignent 20-30 cm ou plus dans presque toutes les zones côtières du monde.
Même si les causes de ces changements à court terme ne sont pas connues, les fluctuations du niveau de la mer peuvent être dues à une interaction complexe des facteurs suivants:
i) Densité de l'eau de mer:
La température et la salinité contrôlent la densité de l'eau de mer. Une température basse et une salinité élevée produisent une densité élevée d'eau de mer et un niveau de la mer plus bas. C’est en raison de la baisse de la température et de la salinité plus élevée que la partie orientale de l’océan Pacifique a un niveau de la mer de 30 à 50 cm plus élevé que l’océan Atlantique.
ii) pression atmosphérique:
Une faible pression entraîne une élévation du niveau de la mer et vice versa. Le niveau de la mer monte localement dans les zones de basse pression car l'eau est aspirée par la masse d'air ascendante.
iii) Vitesse des courants océaniques:
Les courants océaniques rapides lorsqu’ils empruntent une trajectoire courbe provoquent une élévation du niveau de la mer sur leurs franges extérieures. En général, on observe une différence de 18 cm de niveau de la mer entre les deux côtés d’un courant rapide.
iv) Formation de glace et chute du niveau de la mer:
En hiver, l’eau de mer emprisonnée dans les calottes glaciaires des hémisphères nord et sud entraîne une chute du niveau de la mer.
v) Accumulation d’eau le long des côtes au vent:
Une élévation locale du niveau de la mer se produit dans la région côtière lorsque l'eau est entraînée vers les côtes par une masse d'air. Par exemple, le niveau de la mer s'élève en Asie du Sud et de l'Est pendant les mois de mousson, en raison du mouvement de la masse vers la terre.
Le vingtième siècle a été caractérisé par une élévation du niveau de la mer mondiale à court terme due aux facteurs suivants.
Le réchauffement climatique du siècle dernier dû aux activités anthropiques a entraîné une expansion thermique de l'eau de mer. Ainsi, le niveau de la mer a augmenté d’environ 10 à 15 cm au cours des 100 dernières années.
La fonte de la banquise en Antarctique d'environ 3% de son volume total de glace a, dans une certaine mesure, contribué à la montée du niveau de la mer dans le monde. Bien que la fonte des glaces en Antarctique ne nous ait pas encore mis en danger, il pourrait s'avérer dangereux dans un proche avenir si la température de l'atmosphère continue d'augmenter.
Au cours du siècle dernier, environ 15% du volume total de la calotte glaciaire du Groenland a fondu. Outre ces zones de fonte des glaces, d'autres glaciers auraient également contribué pour environ 48% à l'élévation du niveau de la mer dans le monde.
Changements à long terme du niveau de la mer:
Des modifications globales du niveau de la mer dépassant 100 m ne sont possibles que si les principales couches de glace fondent ou si le volume de la dorsale médio-océanique varie considérablement. D'autres facteurs, tels que les modifications à long terme de l'hypsométrie du géoïde ou du globe, la dessiccation de petits bassins océaniques, etc., sont considérés comme moins importants. Les effets de la fonte des glaces et des variations du volume de la dorsale océanique entraînent une modification du niveau de la mer à un rythme relativement plus rapide que celui-ci.
Expliquer à la fois les taux et la magnitude des changements à long terme du niveau de la mer n’est pas une tâche facile en raison des changements rapides du niveau de la mer à l’échelle mondiale survenus au cours des derniers millions d’années. La plus remarquable des dernières fluctuations océaniques est la chute du niveau de la mer de l’époque de l’Oligocène supérieur, qui s’est produite il ya environ 30 millions d’années.
Le niveau de la mer a chuté à environ 150 m à une vitesse moyenne de 150 mm ka -1 . Le taux de chute est lent si nous considérons les normes de la glacioeustasy, mais trop rapide si nous prenons en compte des facteurs tels que les changements de volume de la dorsale océanique moyenne.
Il est difficile d'expliquer l'évolution à long terme du niveau de la mer en raison de notre manque de connaissances sur la période d'origine des calottes glaciaires en Antarctique. Cependant, les preuves suggèrent que la glaciation en Antarctique a débuté entre 45 et 20 millions d'années BP. Les preuves les plus récentes fournies par le programme de forage océanique (américain) suggèrent que l'activité glaciaire dans l'Antarctique oriental a commencé il y a environ 35 millions d'années.
Des études menées sur les marges continentales suggèrent qu’une grande partie d’entre elles appartiennent à des marges passives formées par la rupture des plaques de Gondwana et de Laurasian. Lorsque ces marges se sont refroidies et que les sédiments se sont déposés, elles se sont affaissées, ce qui a entraîné une élévation du niveau de la mer. C’est pourquoi on observe une élévation du niveau de la mer sur la plupart des marges continentales passives du monde au cours des 100 derniers millions d’années.
Impact de la chute du niveau de la mer:
Une chute du niveau de la mer peut entraîner des modifications du niveau de base des rivières. Les rivières coupent leurs nouveaux canaux plus profonds qu'avant. On trouve donc une condition de reliefs rajeuni. Les rivières courbent des vallées plus profondes sur les terres rajeunies et des canyons se forment même dans les cours inférieurs en raison de l'adaptation des rivières au nouveau niveau de base. En outre, en raison de l’étendue du rivage, les canaux de drainage s’étendent davantage vers la mer, ce qui rallonge les rivières.
Une baisse du niveau de la mer provoque la mort des récifs coralliens car les plateaux continentaux sur lesquels ils se forment sont asséchés. Ainsi, des récifs de coraux frais émergent le long des coraux morts.
Aux abords des plateaux continentaux peu profonds, la baisse du niveau de la mer entraîne une plus grande aridité dans l'arrière-pays continental en raison de la réduction du ruissellement en surface.
Une baisse du niveau de la mer dans les régions tempérées et sous les latitudes élevées provoque l’extension des calottes glaciaires et des langues glaciaires sur les plateaux continentaux. Dans certains cas, les glaciers ont produit une topographie irrégulière comme des fjords, une accumulation de débris sur les plateaux formant des dépôts non triés de blocs, etc., appelés till glaciaire.
Impact de l'élévation possible du niveau de la mer:
Un vaste segment des terres peuplées, à savoir les zones côtières basses et densément peuplées, sera submergé. Même les petites îles seront anéanties. Par conséquent, une population mondiale estimée à environ 1 000 millions de personnes sera touchée.
Des dommages immenses peuvent être causés aux structures côtières telles que les ports, les établissements industriels, etc.
En raison de l'élévation du niveau de la mer, près de 33% des terres cultivées du monde pourraient être submergées.
L'érosion côtière accélérée peut endommager et détruire les plages, les dunes côtières et les bars. En conséquence, une vaste partie des terres côtières ne sera pas protégée contre l’attaque directe des vagues.
Les ressources en eaux souterraines des régions côtières seront gravement affectées par la salinisation due à l'intrusion d'eau de mer.
L’écosystème subira de graves dommages car les deltas, les atolls de coraux et les récifs seront détruits. De nouveaux récifs coralliens seront formés sur la frange extérieure des coraux morts.
L'un des impacts les plus directs de l'élévation du niveau de la mer est le rétrécissement dans la zone du bassin versant. Par exemple, à la fin de l'ère cénozoïque, qui était une phase interglaciaire relativement chaude, les bassins versants du monde connaissaient une submersion périodique et des déplacements importants dans la zone de drainage. Si l'élévation actuelle du niveau de la mer se poursuit, le même phénomène pourrait se produire dans un proche avenir.
Les géomorphologues ont postulé que pendant une certaine période, une plage et les fonds marins adjacents s’adaptaient aux tempêtes et aux périodes de faible énergie des vagues. Lorsque le niveau de la mer s'élève, la même plage subit une érosion suivie par un dépôt de sédiments sur le fond marin adjacent.
Ainsi, le niveau de la mer augmente à mesure que le fond de la mer est élevé par le dépôt de sédiments. La région côtière du nord de la Nouvelle-Zélande montre qu'au cours du XXe siècle, le niveau moyen de la mer a augmenté d'environ 0, 17 m à 0, 35 m en raison du facteur susmentionné.
En raison de l'élévation du niveau de la mer, les embouchures des bassins versants seront submergées. Cela conduira à un réajustement des profils longs des rivières, susceptibles de montrer une augmentation.
Les expériences récentes suggèrent que les îles sont les plus touchées par la récente montée du niveau de la mer. Certaines des îles touchées sont les îles Carteret, situées au nord-est de la Papouasie-Nouvelle-Guinée dans l'océan Pacifique, et les îles Tuvalu, à environ 1 000 km au nord de Fidji dans le Pacifique sud.
C’est pour contrer ce phénomène d’élévation du niveau de la mer que le «Centre d’activité de programme pour les océans et les zones côtières» a été créé en 1987 sous l’égide du Programme des Nations Unies pour l’environnement (PNUE) afin d’identifier les pays exposés au risque maximal de submersion.
Bien que l’on puisse dans une certaine mesure juguler l’élévation du niveau de la mer en prenant des mesures contre le réchauffement planétaire, on pense généralement que c’est inévitable: l’humanité n’a pas encore atteint le stade d’une efficacité technologique qui peut être entièrement dépourvue de pollution et peut causer des dommages minimes à l'environnement. Il n'y a pas non plus de consensus international sur la prévention du réchauffement climatique.
