L’augmentation récente de la masse de glace antarctique
Alors que la masse totale de glace constituant le continent antarctique n’a cessé de décroitre depuis l’an 2000, essentiellement du fait de la fonte associée au réchauffement climatique, une brusque augmentation est observée entre 2021 et 2023, comme le montre la figure 1 suivante, extraite de la présentation faite par SciTechDaily de l’étude de Wang et al. (2025).
Figure 1. Antarctic Ice Sheet mass change series (April 2002–December 2023) derived from GRACE/GRACE-FO satellite gravimetry. Ellipses highlight period-specific mass change rates, while the grey shadow indicates the data gap between missions. Credit: Science China Press
Le rebond le plus fort de cette masse se situe en 2022, dans les premiers mois qui ont suivi l’éruption du volcan sous-marin Hunga-Tonga (15 janvier 2022, par fond de 150m, projetant une énorme quantité d’eau dans l’atmosphère), ce qui invite à étudier les connexions possibles entre ces deux phénomènes. Notons toutefois que ce rebond est amorcé dès 2021, ce qui indique que l’éruption du volcan n’a pas été le seul contributeur à cette augmentation de la masse de glace. Le prolongement du diagramme ci-dessus jusqu’au printemps 2025, rendu possible grâce au suivi en temps réel de la masse de glace antarctique, opéré par la NASA, indique bien que l’évolution de la masse glaciaire antarctique doit dépendre aussi d’autres facteurs.
Rivières atmosphériques et épisode de chaleur en 2022 sur l’Antarctique.
En mars 2022, soit deux mois après l’éruption du volcan Hunga-Tonga, la partie orientale du continent antarctique a connu un épisode de réchauffement exceptionnel qui a été étudié par Wille et al. (2024). Dans la partie II de cette publication, les auteurs expliquent que cet épisode a conduit à des précipitations exceptionnelles sur l’Antarctique, liquides près des côtes, neigeuses sur le continent, et ils estiment à environ 50 Gt l’augmentation de la masse antarctique qui en a résulté pour ce seul mois de mars 2022. Ces 50 Gt représentent presque 50 % du « spectaculaire rebond de masse glaciaire » estimé par Wang et al. (2025) à 108 Gt/an (figure 1).
Dans la partie I de Wille et al. (2024), les mêmes auteurs expliquent comment cet exceptionnel épisode chaud est issu d’une activité convective intense dans l’Océan Indien, tropical et subtropical, donnant lieu à une rivière atmosphérique quasi-stationnaire pendant plusieurs jours vers la mi-mars, donc à un flux exceptionnel de vapeur d’eau depuis les tropiques jusque vers l’Antarctique.
Au moins deux phénomènes atmosphériques ont pu contribuer à augmenter la masse de glace de l’Antarctique :
- L’augmentation de la quantité de vapeur d’eau dans l’atmosphère. Dans la troposphère elle alimente directement les nuages convectifs et les précipitations. Dans la stratosphère elle a d’autres effets physiques, en particulier radiatifs.
- L’augmentation de la sinuosité du jet polaire austral qui peut induire un important flux de vapeur d’eau depuis les tropiques jusqu’au-dessus du continent antarctique. Lorsqu’une ondulation s’étend depuis les tropiques jusqu’à l’Antarctique en restant quasi-stationnaire, le flux nord-sud de cette ondulation est une rivière atmosphérique comme celle de mars 2022, générant des quantités de précipitations exceptionnelles pour des régions aussi proches du pôle.
La figure 2 permet de confronter les gains et pertes de masse de glace issus de l’étude de Wang et al. (2025) avec les quantités de précipitations estimées par Wille et al. (2024). La tache en bleu au Sud-Ouest de l’Antarctique est surtout associée à la fonte et au vêlage des glaciers et à l’accélération de l’écoulement glaciaire vers l’océan. Ces processus existaient en 2021, et se poursuivaient en 2023, comme l’indique le suivi en temps réel opéré par la NASA. Pour le reste de l’Antarctique on observe une bonne cohérence entre gains de masse (de 2021 à 2023) et l’événement précipitant de mars 2022.
Figure 2. A gauche, distributions spatiales des taux de gain et perte de glace ; à droite, précipitations de mars 2022
Bailey et Hubbard (2025) documentent un événement du même type, tout aussi « hors normes » et qui s’est produit aussi en mars 2022, mais dans l’hémisphère nord : une rivière atmosphérique qui a contribué à augmenter la masse glaciaire du Groënland de 11,6 Gt par jour ! Il y avait donc bien en mars 2022 une quantité exceptionnelle de vapeur d’eau dans les tropiques ainsi qu’une circulation atmosphérique propice aux rivières atmosphériques.
Vapeur d’eau injectée par le volcan Hunga-Tonga
Rappelons à nouveau que l’éruption brutale du volcan sous-marin Hunga-Tonga, le 15 janvier 2022, a été une explosion brutale par fond de 150m dans l’océan Pacifique (20° 34′ S, 175° 23′ W), explosion qui a projeté sous forme de vapeur une masse énorme d’eau pendant plusieurs mois dans l’atmosphère. De plus, la violence exceptionnelle de cette éruption a aussi conduit à injecter jusque dans la stratosphère une quantité toute aussi exceptionnelle de vapeur d’eau. Plusieurs études, appuyées essentiellement sur l’instrument MLS (Microwave Limb Sounder) du satellite Aura, concordent pour estimer cette quantité d’eau à environ 150 millions de tonnes (soit 150 Tg, près de 10% du contenu total, en moyenne climatique, de la vapeur d’eau stratosphérique). Par exemple, l’étude de Millan et al. (2024) montre que la masse d’eau injectée dans la stratosphère s’est répandue en quelques mois sur l’ensemble du globe, affectant toute la circulation générale atmosphérique, et particulièrement les deux vortex polaires (boréal et austral). La NASA assure en quasi temps réel un suivi de la vapeur d’eau dans la stratosphère. La figure 3 ci-dessous, issue de ce suivi, montre l’évolution (en moyenne zonale) de la quantité de vapeur d’eau à une altitude voisine de 25 km depuis 2004 jusqu’à ce jour, mettant ainsi en évidence sa propagation vers les zones polaires dès l’éruption du volcan. Voir aussi Coy et al. (2022).
Figure 3. Anomalie du contenu en vapeur d’eau de la stratosphère à 31.6 hPa d’altitude (vers 25km), en moyenne zonale, présentée dans un diagramme de Hövmoller (temps en abscisse depuis 2004 ; latitude en ordonnée de 75N à 75S). En janvier 2022, ce contenu en eau est brusquement multiplié par un facteur important lors de l’éruption du volcan Hunga-Tonga. Il se propage ensuite sur tout le globe, atteignant le 75e parallèle sud vers octobre 2022 et le 75e parallèle nord au début de l’année 2023. Crédits Newman et al., NASA.
L’eau évaporée par l’éruption volcanique n’a pas pu rejoindre la stratosphère en totalité ; une quantité plus importante que celle qui a atteint la stratosphère est donc restée dans la troposphère, d’abord aux latitudes voisines de celle du volcan (vers 20°S dans la Pacifique), puis sur tout le globe au gré des courants atmosphériques. Cet excès de vapeur d’eau a pu alimenter directement les rivières atmosphériques telles que celle de mars 2022 qui est associée aux précipitations anormalement élevées sur l’est antarctique décrites sur la figure 2.
Impact de l’éruption volcanique sur la circulation atmosphérique
Outre cette évaporation massive, l’effet le plus direct et le plus immédiat de l’éruption volcanique du Hunga-Tonga est une intensification de la convection dans la zone intertropicale voisine du volcan, convection qui ne peut qu’accentuer les transports méridiens de la circulation atmosphérique. Un autre effet est l’injection de particules volcaniques qui se dispersent dans l’atmosphère, et ont un effet radiatif refroidissant pour la surface terrestre. Dans le cas du Hunga-Tonga, plusieurs auteurs documentent le fait que l’effet radiatif réchauffant de la vapeur d’eau stratosphérique (effet de serre) devient plus important que celui des particules au fil des années 2022 et 2023, surtout à l’échelle globale. Au final on a donc un réchauffement près du sol par effet de serre de la vapeur d’eau et un refroidissement dans la stratosphère par réflexion du rayonnement solaire vers l’espace. Notons au passage qu’un réchauffement superficiel des océans doit aussi stimuler l’évaporation et la convection , et in fine modifier la circulation atmosphérique.
Plusieurs auteurs ont montré par ailleurs que, par des processus indirects, cette éruption volcanique a affecté la circulation dans la stratosphère, les vortex polaires, et en particulier l’occurrence de SSW (Sudden Stratospheric Warming). Ainsi Kuchar et al. (2025), qui ont étudié le dernier SSW boréal de février-mars 2023, écrivent : « These results underscore the potential of Hunga-Tonga to create favorable conditions for SSWs in subsequent winters as long as the near-stratopause cooling effect of excess water vapour persists. ». Sans noter le possible lien avec l’éruption volcanique, Zi et al. (2025) soulignent l’occurrence exceptionnelle de deux SSW affectant le vortex antarctique au cours de l’hiver austral 2024. Ils montrent aussi comment, via une interaction complexe entre la troposphère et la stratosphère, les SSW favorisent le développement ou l’amplification des ondes de Rossby troposphériques, donc de la sinuosité du jet, et donc des transports méridiens de vapeur d’eau, en particulier vers le continent antarctique. Le rôle des SSW sur les ondes de Rossby, ainsi que leur rareté dans l’hémisphère sud par rapport à l’hémisphère nord sont soulignés dans le texte du Club des Argonautes.
Quel rôle de l’éruption du volcan Hunga-Tonga sur l’Antarctique ?
Il est probable que l’éruption du volcan Hunga-Tonga ait contribué à augmenter la masse de glace antarctique entre 2021 et 2023. Dans la chaîne de processus impliqués, l’injection dans la stratosphère d’une quantité exceptionnelle de vapeur d’eau semble avoir joué un rôle clé en perturbant significativement la circulation atmosphérique globale depuis le sol jusqu’en haut de la stratosphère. Le surplus de vapeur d’eau dans la stratosphère n’est pas encore résorbé en 2025, et devrait mettre encore quelques années pour disparaître. Quelle est l’importance de la contribution de cette éruption par rapport à d’autres causes ponctuelles, à la variabilité naturelle du climat, et à la fonte de la glace associée au réchauffement anthropique (très visible sur la période 2000-2020 comme l’indique la figure 1) ? Pour chiffrer cette contribution il faudrait une étude d’attribution à l’aide de modèles climatiques incluant tous les processus physiques ci-dessus. Mais peut-être cette étude est-elle déjà en cours, ou même réalisée ?