L'Antarctique change

La calotte glaciaire de l'Antarctique contient suffisamment de glace pour élever le niveau de la mer d'environ 180 pieds si tout fondait. Mais des changements spectaculaires et accrocheurs sur les plates-formes de glace flottantes de l'Antarctique, tels que les icebergs de vêlage, sont souvent mis en évidence dans les nouvelles sans un sens du contexte à long terme ou un lien clair avec la cause des changements.
L'Antarctique perd de la glace terrestre à un rythme accéléré, et les observations actuelles suggèrent qu'elle deviendra le plus grand contributeur à l'élévation du niveau de la mer d'ici le milieu de ce siècle. Comprendre les variations de la hauteur des plateaux de glace de l'Antarctique - les bords flottants de la calotte glaciaire du continent - peut nous dire comment et pourquoi l'Antarctique change, et ce que cela pourrait signifier pour les niveaux futurs de la mer.
Nous étudions les changements dans les plateaux de glace de l'Antarctique, avec notre collègue Laurie Padman à Earth & Space Research, un institut à but non lucratif à Seattle. L'une d'entre nous, Helen Amanda Fricker, a contribué à deux articles dans un numéro spécial de la revue Nature qui rassemble les connaissances actuelles sur l'état de l'Antarctique. Voici ce que nous voyons se produire.
Les principales caractéristiques géographiques de l'Antarctique, notamment les calottes glaciaires de l'Antarctique occidental et oriental, la péninsule antarctique et certaines des plus grandes plates-formes de glace autour des bords du continent. NASA
Les plateaux de glace retiennent la glace échouée
Les plateaux de glace antarctique fournissent un support mécanique pour retenir le flux de glace du continent vers l'océan, régulant le rythme de la perte de masse de l'énorme calotte glaciaire. Les scientifiques appellent ce processus le renforcement », car il fonctionne de la même manière qu'un contrefort architectural empêche un bâtiment de s'effondrer.
La réduction de la masse d'une plate-forme de glace ne contribue pas directement à l'élévation du niveau de la mer, car cette glace flotte déjà sur l'océan, mais elle favorise un déversement plus rapide de la glace au sol, ce qui augmente le niveau de la mer. Pour comprendre comment la perte de masse en Antarctique varie, nous devons comprendre comment les plates-formes de glace grandissent et rétrécissent.
Les plateaux de glace prennent de la masse principalement grâce à la glace qui coule du continent et aux chutes de neige locales sur leurs surfaces. Ils perdent de la masse principalement par la fonte de l'océan et par le vêlage des icebergs.
L'Antarctique compte plus de 300 plateaux de glace, et la variation nette de leur masse est un équilibre délicat entre gains et pertes. Pour déterminer cet équilibre, il faut comprendre comment la glace, l'océan et l'atmosphère interagissent pour entraîner des changements autour de l'Antarctique. Le changement climatique modifiera l'équilibre global entre les gains et les pertes et déterminera l'avenir de la perte de glace en Antarctique
Le rôle critique des satellites
Les petites plates-formes de glace de l'Antarctique sont à peu près la superficie des petites villes, et sa plus grande est la taille de l'Espagne. La superficie totale du plateau de glace est d'environ 1,5 million de kilomètres carrés (580 000 milles carrés), à peu près aussi grande que la Mongolie. Le seul moyen viable de surveiller régulièrement les changements de masse est d'utiliser des satellites.
Depuis le lancement de Landsat 1 en 1972, les données satellitaires nous ont beaucoup appris sur la calotte glaciaire, notamment sa structure à grande échelle, ses propriétés de surface et ses débits. Une synthèse récente a combiné 150 estimations indépendantes de la perte de masse de la calotte glaciaire à partir de données satellitaires et de modèles atmosphériques pour montrer que la calotte glaciaire perd de plus en plus de masse dans l'océan chaque année. Les changements les plus importants se sont produits dans des endroits où les plates-formes de glace se sont amincies ou se sont effondrées.
Les missions à satellite unique ne durent généralement que de cinq à dix ans, mais nous pouvons assembler les données de missions consécutives pour augmenter la durée de l'enregistrement. Cela nous aide à séparer les tendances à long terme de la variabilité climatique naturelle et à démêler les processus qui entraînent des changements dans les marges de l'Antarctique.
L'Agence spatiale européenne (ESA) a lancé quatre satellites d'observation des glaces depuis 1992, transportant des altimètres radar pour déterminer avec précision la distance entre le satellite et la surface de la Terre en dessous. Ces données ont maintenant fourni une série chronologique continue de variations de la hauteur de la surface du plateau de glace depuis le début des années 1990. En combinant les augmentations et les diminutions mesurées de la hauteur de surface avec la dernière génération de modèles climatiques pour déduire la façon dont l'atmosphère a changé, nous pouvons estimer la quantité de masse qu'une plate-forme de glace peut perdre au profit de l'océan.
Les travaux des chercheurs de la Scripps Institution of Oceanography révèlent que de forts événements El Niño peuvent provoquer une importante perte de glace dans certains plateaux de glace de l'Antarctique.
El Niño et La Niña affectent les plateaux de glace
Le secteur océanique de la calotte glaciaire antarctique connaît une perte de masse exceptionnellement élevée. Ce secteur contient le glacier Thwaites en évolution rapide, qui fait l'objet d'une nouvelle initiative de recherche majeure entre la National Science Foundation des États-Unis et le National Environmental Research Council du Royaume-Uni.
Le record altimétrique de 23 ans a révélé une perte de masse à long terme dans les plateaux de glace du secteur Pacifique.Une analyse plus approfondie de ces données a montré qu'en outre, El Niño / Oscillation australe (ENSO) - une variation périodique des températures de la surface de la mer et de la pression sur les régions tropicales. Océan Pacifique oriental - a provoqué des fluctuations supplémentaires de changement de hauteur.
De forts événements El Niño, qui apportent généralement des eaux océaniques plus chaudes et augmentent les précipitations, augmentent les chutes de neige sur ces plateaux de glace. Mais ils augmentent également la fonte provoquée par l'océan, retirant la glace de la base du plateau de glace. Comme la neige est moins dense que la glace solide, la masse perdue par la fonte dépasse celle ajoutée par les chutes de neige. Le résultat est que la masse totale de la plate-forme de glace, et donc sa capacité de renfort, diminue réellement pendant les événements El Niño même si la hauteur de la plate-forme de glace peut augmenter.
L'inverse se produit pendant La Niñas, le compteur d'El Niño, où les eaux océaniques tropicales se refroidissent. Les scientifiques s'attendent à ce que les précipitations totales et la fréquence des événements ENSO extrêmes augmentent à mesure que l'atmosphère terrestre se réchauffe, ce qui implique que les fluctuations annuelles de l'épaisseur et de la masse du plateau de glace augmenteront également.
Les conditions atmosphériques affectent la péninsule antarctique
Une région plus au nord de l'Antarctique, la péninsule antarctique, a connu des changements surprenants au cours des trois dernières décennies. Ici, plusieurs plateaux de glace se sont effondrés de manière catastrophique en raison du réchauffement de l'atmosphère. Les scientifiques voient cela comme un canari dans la mine de charbon: des événements de réchauffement similaires pourraient entraîner l'effondrement de plus de plates-formes de glace au sud, ce qui pourrait jouer un rôle plus important dans l'élévation future du niveau de la mer.
La couverture médiatique étendue du vêlage en 2017 d'un iceberg de taille Delaware de la plate-forme glaciaire Larsen C a aggravé ces préoccupations. Cependant, dans une étude récente, nous avons montré que la hauteur des plateaux de glace restants de la péninsule Antarctique à travers la région a augmenté depuis 2009 En utilisant des modèles atmosphériques appuyés par des observations sur le terrain, nous avons relié cette récupération de hauteur à un refroidissement régional qui a persisté pendant plusieurs années et a diminué fusion de surface en été. Le grand événement de vêlage était probablement un processus normal de perte de masse, semblable à un événement plus important en 1986. Jusqu'à présent, rien n'indique clairement que Larsen C est au bord de l'effondrement.
Changements de hauteur observés sur la plate-forme de glace Larsen C à partir de quatre satellites de l'Agence spatiale européenne, d'un satellite de la NASA et d'un levé aéroporté approfondi de l'opération IceBridge de la NASA. Helen Fricker, CC BY-ND
Le rôle de l'atmosphère n'est qu'une partie de cette histoire. Après avoir éliminé l'effet des températures de l'air plus élevées, nous avons constaté que l'océan continuait de faire fondre les bases des plateaux de glace à un rythme qui faisait pencher la balance vers la perte de masse nette. En fait, nous avons constaté que l'atmosphère a récemment joué un rôle stabilisateur tandis que l'océan exerce une influence déstabilisatrice continue, mettant en évidence l'interaction complexe entre l'atmosphère, la glace et l'océan autour de l'Antarctique.
De nouveaux satellites permettront de mieux comprendre
Avec les données existantes, les scientifiques peuvent commencer à décoder les subtilités de l'évolution de la plate-forme de glace pour améliorer notre compréhension de ce qui influence les changements de masse et la stabilité de la plate-forme de glace.
Les satellites ont montré que les plateaux de glace se rétrécissent globalement en raison de la fonte accrue des océans. En plus de la tendance générale, des signaux correspondant aux processus atmosphériques et océaniques deviennent apparents, tels que les influences des cycles El Niño et La Niña sous les tropiques et les changements atmosphériques locaux.
Alors que l'enregistrement des satellites s'allonge avec le lancement de nouveaux satellites en orbite polaire comme ICESat-2 de la NASA en septembre 2018 et NISAR en 2020, les scientifiques s'attendent à atteindre le point où nous pouvons inclure ces processus en toute confiance dans les modèles de réponse de la calotte glaciaire aux changements climatiques. , ce qui améliorera les projections de l'élévation future du niveau de la mer.