À long terme, au-delà de 2100, la fonte des calottes de glaces polaires est capable de hisser le niveau marin global bien au-dessus du mètre envisagé pour la fin du siècle. Ces calottes sont vulnérables, car du fait de l’amplification polaire elles subissent un réchauffement plus important que la moyenne. En particulier, la calotte du Groenland et celle de l’Antarctique de l’Ouest ne résisteront pas aux hauts niveaux de CO2 envisagés avec les scénarios d’émissions de gaz à effet de serre as usual, allant au-delà de 800 ppm .
Le potentiel théorique de hausse du niveau marin est gigantesque. Avec une épaisseur de plus 3 kilomètres dans leur partie centrale, les calottes de glace de l’Antarctique et du Groenland représentent en effet un volume de glace équivalent à 57 mètres et 7 mètres de niveau marin, respectivement. En revanche, les banquises et les plateformes de glace côtières ne contribuent pas à la remontée du niveau marin – comme le glaçon, en fondant, n’élève pas le niveau d’eau dans le verre (théorème d’Archimède). Mais il ne faut pas oublier que les plateformes de l’Antarctique ont un rôle d’arc-boutant pour les calottes posées. Leur disparition entraînerait une accélération considérable de l’écoulement des rivières de glace vers les côtes, un phénomène déjà observé à l’occasion du détachement de parties de ces plateformes.
Le passé climatique de la Terre incline à penser que ces calottes devraient connaître une rétraction drastique à long terme. L’un des éléments les plus probants à cet égard est le niveau marin de l’Eémien, il y a environ 130 000 ans, plus haut d’environ 6 mètres que l’actuel. Une montée qui pourrait être due pour les deux tiers à la rétraction de la calotte du Groenland et pour l’autre tiers à celle de l’Antarctique. Cette géographie était due à une forte insolation d’été de l’hémisphère Nord durant plusieurs milliers d’années. L’intensification rapide de l’effet de serre peut-elle jouer le même rôle ? Déjà, pour la fin du siècle, la remontée du niveau marin est très débattue. Elle pourrait aller jusqu’à 2 mètres, estiment certains glaciologues qui jugent le dernier rapport du GIEC trop timide sur ce sujet. Cette différence est tout à fait considérable, mais, à l’échelle de plusieurs siècles, l’évolution des calottes dépendra des scénarios d’émission de gaz à effet de serre. Ce sont des objets à forte inertie thermique, et si le taux de CO2 restait à 560 ppm durant plusieurs siècles, un doublement de sa valeur préindustrielle plausible pour 2100, la calotte du Groenland finirait par fondre car le bilan radiatif lui serait trop défavorable. Cette fonte prendrait plusieurs siècles, mais serait inéluctable. Il en serait de même pour la calotte de l’Antarctique de l’Ouest, elle aussi très vulnérable.
