L’encyclopédie polaire

La concentration de la glace de mer est exprimée subjectivement en dixièmes de surface marine occupée ; ainsi, un pack de densité 9/10 ou 10/10 est impénétrable – sauf par de puissants brise-glace – , tandis que l’Antarctica pouvait commencer à évoluer dans du 4 ou 5/10.

La couche d’eau superficielle de l’océan Arctique est particulièrement favorable à la congélation, car elle est adoucie par l’afflux d’eau relativement peu salée du Pacifique Nord et l’eau douce des grands fleuves boréaux. ” Alourdie ” par la baisse de température hivernale en surface, cette eau devrait plonger vers le fond ; or, en Arctique, une couche d’eau beaucoup plus salée – donc plus dense – bloque cette plongée et oblige l’eau de surface à rester plus longtemps en contact avec l’air froid.

“Un phénomène spécifique des hautes latitudes est “la mer qui fume”, produite, généralement, en hiver par l’arrivée d’un air très froid sur une mer relativement chaude : l’évaporation intense qui en résulte à toutes les apparences de la fumée.”
(Géostratégie de l’Arctique – Economica, 1992)

Plus la glace est épaisse, moins la conduction de la chaleur – donc le taux de congélation – est bonne. “Dans les chenaux, les taux de congélation sont de quelques centimètres par jour, alors qu’une glace épaisse à un taux de croissance plus proche du millimètre par jour (…) : un effet compensateur de la thermodynamique qui tend, d’un côté, à combler les zones d’eau libre (…) et de l’autre, à limiter la croissance à la base des crêtes de déformation.” (l’océan planétaire – Sciences et avenir 1994)

Puisque le gel immobilise des molécules d’eau liquide jusqu’alors en mouvement (agitation thermique), la prise de la banquise libère une quantité d’énergie correspondant à cette agitation initiale ; ce qui réchauffe l’air ambiant ! Cette énergie sera à nouveau nécessaire pour que se réalise la fonte – c’est-à-dire remettre ces molécules d’eau en mouvement.

La fonte d’un gramme de glace à 0° C consomme près de 3,34.105 J.kg-1 calories (chaleur latente de fusion), soit 8,5 fois moins d’énergie que l’évaporation d’un gramme d’eau liquide vers 20° C (chaleur latente de vaporisation).
Par définition, 1 calorie est “la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter de 1° C la température de 1 gramme d’eau” ; elle équivaut à 4,186 joules, et un travail de 1 joule par seconde équivaut à une puissance de 1 watt.

La densité des glaces de mer se situe dans une fourchette assez large, en fonction des sels et de l’air contenus : entre 0,857 et 0,920. Ce qui assure une flottabilité confortable dans une eau de mer arctique de densité 1,024 à 1,026.

Le coefficient de dilatation des glaces de mer joue un rôle important dans l’évolution de la banquise. Contrairement à celui de la glace pure, il varie considérablement avec la température. De plus, chaque sel dissous – au sens chimique du terme – réagit différemment à la congélation. Il résulte de ces phénomènes des tensions, parfois très fortes, au sein de blocs où se juxtaposent des glaces de salinités différentes.