vignette|Carte des mouvements de la banquise entre mars et septembre dans l'océan Arctique dans les années 1980. vignette|La vie est rare sur la banquise, mais plus développée sous l'eau. Au pied du mur de glace, de la banquise d'Explorer's Cove (New Harbor, détroit de McMurdo), coquillages, oursins et organismes marins occupent densément le fond
La banquise est l'étendue de glace qui se forme à la surface d'une étendue d'eau par solidification des couches supérieures d'eau, généralement en mer (la banquise est aussi appelée glace de mer dans ces cas-là) mais aussi dans les lacs ou les cours d'eau navigables. La flottabilité de la banquise est due à l'écart entre la densité de la glace et celle de l'eau liquide (aux environs de 9 %) : la glace, qui est moins dense que l'eau liquide, flotte sous l'effet de la poussée d'Archimède.
La banquise pérenne, ayant une épaisseur de trois ou quatre mètres, est ancienne de plusieurs années, car elle persiste après la fonte estivale.
La banquise saisonnière (appelée aussi banquise annuelle ou hivernale) a moins d'un an : elle se forme durant l'hiver polaire, lorsque la température de l'eau de mer descend en dessous de ou lorsque la température de l'eau douce descend sous ; au cœur de l'hiver, l'épaisseur des glaces peut atteindre un à deux mètres, compte non tenu de la neige qui s'y accumule.
Il ne faut pas confondre cette glace plus ou moins pérenne avec les calottes glaciaires et les inlandsis et leurs prolongements flottants sur l'océan, les plateformes de glace, qui sont constitués quant à eux de glace continentale, c'est-à-dire de précipitations neigeuses accumulées et durcies par tassement.
Statistiques
En 1980, l'épaisseur moyenne de la banquise arctique variait de mais en 2012, elle était devenue de . Entre 1980 et 2012, l'épaisseur maximum est entre fin mars et mi-mai et le minimum entre fin août et mi-novembreArctic Sea Ice Volume Anomaly, version 2 | La moyenne de l'épaisseur est calculé par le PIOMAS, rentre dans le calcul toute épaisseur supérieure à 0,15 m psc.apl.washington.edu consulté juin 2013.
Après l'été, la banquise augmente rapidement jusqu'à . Puis l'augmentation est moins rapide dès que la banquise touche les côtes du Canada et de la Russie. La banquise arctique perd 8 % de sa superficie totale par décennie depuis les années 1980. Cependant, à partir de la décennie 2010, son déclin s’accélère..
Contrairement à une idée très répandue, en raison de la poussée d'Archimède, la fonte de la banquise n'intervient pas dans la montée du niveau des océans, le volume occupé par la glace de mer flottant sur l'eau étant exactement le même, que celle-ci soit solide ou liquide...
Formation vignette|La glace en boules, un phénomène rare dû à la houle. À la fin de l’été, le froid polaire s’installe, parfois brutalement () ; la surface de l’océan se refroidit mais en raison des mouvements de la mer (houle, vagues, etc.), la glace de mer ne prend pas d'un seul coup.
Quand la température de l'eau atteint ., les premières paillettes de glace cristallisent.
C’est d’abord le frazil (ou frasil) qui se forme. Ces cristaux de glace qui se créent dans l’eau en modifient la viscosité. Les vents et les courants rassemblent le frazil en une couche d'aspect huileux et mat appelée la « mélasse » (ou « sorbet » au Canada). Dans d'autres conditions, la juxtaposition de ces petits cristaux de glace forme une sorte de bouillie appelée « slush ».
Si la mer est calme, la mélasse s'épaissit en une croûte plus épaisse et souple : le « nilas »), puis plus rigide : la banquise. Si la mer est agitée, le nilas s'agglomère en petites boules appelées « shuga ». Ensuite, les petits cristaux vont s'agréger jusqu'à former des plaques arrondies de glace dont les bords peuvent se soulever sous l'action du vent ou des vagues : c'est la glace en crêpe (ou pancake ice). Celle-ci va se solidifier assez rapidement, mais tant qu'elle n'atteint que quelques centimètres d'épaisseur, elle reste fragile et les mouvements de l'eau peuvent la fissurer en plaques plus ou moins étendues, les « floes ».
Une fois la surface gelée, l’eau de mer se trouve isolée de l’air et le processus ralentit. La banquise s’épaissit alors lentement, par sa face inférieure par adjonction de frasil ou de fin cristaux filiformes de « glace colomnaire »., jusqu’à atteindre environ deux mètres. Au-delà d'une certaine épaisseur, la glace ne constitue plus qu'un seul bloc couvrant une vaste étendue : c'est la banquise proprement dite (banquise pérenne). L'eau de mer se dessale en gelant (« expulsion » du sel vers les eaux plus profondes).
L'eau de mer projetée par les vagues sur la banquise et qui gèle ensuite, ainsi que les précipitations neigeuses qui s'accumulent à sa surface durant l'hiver augmentent encore l'épaisseur de la banquise.
Les vents, les courants et les chocs avec les icebergs dérivants font bouger la banquise, la fracturent (phénomène mesurable par des hydrophones, géophones et sismomètres qui enregistrent des « tremblements de glace »), la compriment et créent des fissures, des canaux, des failles, des crêtes de compression, des chevauchements de plaques, etc.
Débâcle
Lorsqu'elle redevient sujette aux mouvements de la mer, la banquise se fragmente, se brise, s’ouvre, se chevauche en grandes plaques puis en morceaux de plus en plus petits. La banquise ainsi morcelée reçoit le nom de pack. Ces plaques servent fréquemment aux mammifères marins comme les morses, les phoques ou les otaries pour se réchauffer et s'y reposer.
La partie restante persistera 2 à 4 ans voire plus et son épaisseur atteindra alors 4 à . Pendant ce temps, cette croûte de glace traversera l’océan Glacial, emportée par les courants : c’est la dérive arctique.
Thermodynamique et dynamique de la banquise Thermodynamique
vignette|upright=2.5|Banquise côtière, le long de la côte à gauche, versus banquise de mer ou dérivante à droite La banquise est une structure complexe, produit d'une multitude de phénomènes. La glace de première année atteint généralement 1,5 à à la fin d'une saison hivernale. La limite thermodynamique de la prise d'épaisseur est de l'ordre de . Cela est dû à une non-linéarité des transferts thermodynamiques. Si elle est fine, elle n'isole que faiblement l'océan, qui perd alors facilement de la chaleur vers l'atmosphère. L'océan se refroidit rapidement, la banquise s’épaissit. Puisque la banquise s'épaissit, l'isolation de l'océan augmente, ce qui ralentit les pertes de chaleur. Il arrive un point d'équilibre où la banquise est suffisamment épaisse pour empêcher l'océan de se refroidir, ce qui bloque sa croissance.
Une autre non-linéarité est l’albédo de la banquise qui est en théorie d'environ 0,7, alors que celui de l'océan de 0,15 environ, mais en réalité il n'y a pas un « albédo de banquise » ni un « albédo de l'océan », seulement un continuum d'albédos suivant les conditions. La banquise âgée, donc épaisse, aura un albédo plus élevé lors de la fonte ; alors que l'albédo de la glace de première année, mince, diminue très rapidement (aidé par la formation de mares de fonte). Pour montrer cette non-linéarité, le modèle de la banquise d'Eisenman, même si cela est une simplification, modélise ainsi l'albédo en tant qu'une tangente hyperbolique fonction de la hauteur, ce qui veut dire que l'albédo baisse rapidement à des valeurs comprises entre 0,4 et 0,6 lorsque l'épaisseur de la banquise est de moins de . De manière pratique, cela implique que même une simple diminution de l'épaisseur de la banquise, et non sa perte totale, suffit à enclencher la rétroaction positive de l'albédo.
Dynamique
La thermodynamique n'explique pas entièrement l'épaisseur de la banquise. Si la neige s'accumule à la surface, ou que la dérive de la banquise force la formation de crête de compression, l'épaisseur peut être bien supérieure. Le modèle le plus adapté à la rhéologie de la banquise est celui élasto-fragilehttps://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/56/18/93/PDF/2010-10-05_phd_lucas_printversion.pdf.
La banquise et les navires vignette|upright=0.7|Tableau de C. D. Friedrich représentant un navire pris dans la banquise.
Les navires pris dans la banquise qui se forme n'ont en général pas d'autre solution que de rester sur place et de préparer leur hivernage. Seul un navire conçu pour supporter la pression exercée par la glace sur ses flancs a de bonnes chances de résister. Un tel navire a une coque formant un angle très incliné avec l'eau : lorsque la pression augmente sur la coque, au lieu de tenter d'y résister, elle s'élève mécaniquement. Brise-glace Certains navires sont spécialement conçus pour passer à travers une épaisseur de glace (inférieure généralement à ), ce sont les brise-glace. Ils peuvent se frayer un chemin en brisant la glace sous leur masse ou leur simple poussée ; ils servent également à ouvrir la voie à d'autres navires. La navigation commerciale a débuté avec l'arrivée des brise-glace après 1950. Le Fleuve Saint-Laurent et le Golfe du Saint-Laurent était gelée de Montréal jusqu'au côtes de Terre-Neuve.. En 1888, une tentative fut fait, sans succès, de briser la glace entre Québec et Montréal. Si un passage aurait pu être fait par un brise-glace, le chenal se remplirait aussitôt de glaces flottantes.. En 1958, le navire D’Vora réussit a effectuer neuf voyages dans les glaces sur le Saint-Laurent rendant la navigation d’hiver praticable.. La plupart des voies navigables à travers le monde; la Vistule, la Mer Baltique, la Neva et d'autre endroits au nord sont devenus des lieux de circulation dont la navigation est en constante augmentation, emmenant même des touristes à différents endroit.. L’Arktika, premier du nom, est un brise-glace nucléaire soviétique (et désormais russe) de classe Arktika. Il est mis en service en 1975. Il est célèbre pour avoir été, le , le premier navire de surface à atteindre le pôle Nord.
Suivi et observation de la banquise
vignette|Étendue de la glace de mer mondiale (Arctique plus l'Antarctique) en 2016 et la moyenne 1981 − 2010. Les mesures sont menées par satellites depuis 1979. Le NSIDC maintient ainsi une série homogène de données concernant la superficie de la banquise avec une résolution horizontale de 25 kilomètres. Ces données sont librement accessibles. Avant cette date, le Canada établissait des relevés systématiques depuis 1971, et les États-Unis, à travers le NIC, depuis 1972. Un effort de compilation de données issues des marines de différents pays a permis de reconstruire avec une bonne précision la superficie de banquise depuis 1953, et avec une précision moyenne depuis 1901.
Des modélisations sont également disponibles pour permettre d'interpoler et compléter les données disponibles. Ces modélisations permettent notamment de mesurer le volume de la banquise.. Ces données sont elles aussi librement accessibles..
Cartes d'analyse des glaces vignette|gauche|Exemple : Carte mise à disposition par le Service canadien des glaces. vignette|Symbole de l’œuf. Compte tenu des dangers pour la navigation que font courir les étendues de glaces, des systèmes de surveillance de l'état des glaces, de collecte des données et de restitution aux usagers ont été mis en place dans plusieurs régions du monde.
C'est notamment le cas en Arctique et dans la zone des Grands Lacs nord-américains. Ces informations sont mises à disposition sous forme de cartes.
Ces cartes sont vitales pour les capitaines de brise-glace, les transporteurs maritimes et les pêcheurs. Elles aident à trouver et à planifier le passage le plus facile dans les glaces ou même, dans la mesure du possible, à éviter ces dernières.
Les cartes quotidiennes d'analyse des glaces sont créées à l'aide d'un progiciel de génération de cartes géographiques et d'analyse d'images.
Ce système permet aux prévisionnistes de tracer des lignes et des traits, de placer des codes, des symboles et des flèches de dérive et d'indiquer la position des navires sur des cartes.