Des chercheurs de l'Université de Californie à Irvine et du Jet Propulsion Laboratory de la NASA ont identifié des modèles de circulation semblables à des tempêtes sous les plates-formes de glace de l'Antarctique, qui provoquent une fonte agressive, avec des implications majeures sur les projections mondiales d'élévation du niveau de la mer.
Dans un article publié récemment dans Géosciences naturellesles scientifiques affirment que leur étude est la première à examiner les événements de fonte des glaces induits par les océans sur une échelle météorologique de quelques jours seulement par rapport à des périodes saisonnières ou annuelles. Cela leur a permis de faire correspondre l'activité de « tempête océanique » avec une fonte intense des glaces sur les glaciers Thwaites et Pine Island, dans la baie de la mer d'Amundsen, menacée par le changement climatique, dans l'Antarctique occidental.
L’équipe de recherche s’est appuyée sur la modélisation de simulation climatique et sur des outils d’observation ancrés pour obtenir des images d’une résolution de 200 mètres de caractéristiques océaniques à une échelle inférieure à 10 kilomètres de diamètre, minuscules dans le contexte du vaste océan et des énormes plaques de glace flottantes de l’Antarctique.
Comment les tempêtes subméso-échelles provoquent la fonte
« De la même manière que les ouragans et autres grandes tempêtes menacent les régions côtières vulnérables du monde entier, les caractéristiques subméso-échelles de l'océan se propagent vers les plates-formes de glace et causent des dégâts substantiels », a déclaré l'auteur principal Mattia Poinelli, chercheur postdoctoral à l'UC Irvine en science du système terrestre et affilié de recherche JPL de la NASA.
« Les sous-méso-échelles provoquent l'intrusion d'eau chaude dans les cavités situées sous la glace, les faisant fondre par le bas. Ces processus sont omniprésents toute l'année dans la baie de la mer d'Amundsen et représentent un contributeur clé à la fonte des sous-marins. »
Poinelli a déclaré que lui et ses collègues ont identifié une boucle de rétroaction positive entre le mouvement à une échelle inférieure à la méso-échelle et la fonte induite par l'océan : une fonte accrue des plates-formes de glace génère davantage de turbulences océaniques, ce qui entraîne à son tour une fonte accrue des plates-formes de glace.
« L'activité à petite échelle au sein de la cavité de glace est à la fois une cause et une conséquence de la fonte sous-marine », a-t-il expliqué. « La fonte crée des fronts d'eau de fonte instables qui intensifient ces caractéristiques océaniques semblables à des tempêtes, qui entraînent ensuite une fonte encore plus importante à travers des flux de chaleur verticaux ascendants. »
Impacts, observations et risques futurs
L’étude a révélé que ces processus éphémères à haute fréquence représentent près d’un cinquième de la variance totale de la fonte sous-marine sur l’ensemble d’un cycle saisonnier. Lors d’événements extrêmes, la fonte sous-marine peut être multipliée par trois en quelques heures, lorsque ces éléments entrent en collision avec les fronts de glace et pénètrent sous la base de glace.
Les résultats numériques s'alignent étroitement avec les données d'observation à haute résolution provenant des amarres à proximité et des flotteurs déployés dans un autre secteur de l'Antarctique, qui montrent des événements intermittents distincts de réchauffement et d'augmentation de la salinité à des profondeurs avec des ampleurs et des échelles de temps similaires à celles des événements de fonte extrêmes décrits dans l'étude.
« La région située entre les plates-formes de glace de Crosson et de Thwaites est un point chaud à l'échelle subméso », a noté Poinelli. « La langue flottante de la plate-forme de glace de Thwaites et le fond marin peu profond agissent comme une barrière topographique qui renforce l'activité à l'échelle sub-méso, rendant cette zone particulièrement vulnérable. »
Les conclusions revêtent une urgence accrue à la lumière des changements climatiques sur Terre. La calotte glaciaire de l’Antarctique occidental, si elle venait à s’effondrer, pourrait faire monter le niveau de la mer jusqu’à 3 mètres. La recherche suggère que dans des scénarios futurs avec des eaux plus chaudes, des périodes de polynie plus longues (une étendue d’eau libre entourée de glace) et une couverture de glace de mer plus faible, ces fronts énergétiques de sous-échelle pourraient devenir encore plus répandus, avec des implications considérables pour la stabilité de la plate-forme de glace et l’élévation mondiale du niveau de la mer.
Pourquoi ces résultats sont importants pour l’avenir
« Ces résultats démontrent que les fines caractéristiques océaniques à l'échelle subméso-échelle, bien qu'elles soient largement négligées dans le contexte des interactions glace-océan, sont parmi les principaux facteurs de perte de glace », a déclaré Poinelli. « Cela souligne la nécessité d'incorporer ces processus 'météo' à court terme dans les modèles climatiques pour des projections plus complètes et plus précises de l'élévation du niveau de la mer. »
Eric Rignot, professeur de science du système terrestre à l'UC Irvine, qui a fourni à l'équipe de recherche en début de carrière conseils et expertise sur les interactions entre la glace polaire et l'océan, a déclaré : « Cette étude et ses résultats mettent en évidence le besoin urgent de financer et de développer de meilleurs outils d'observation, y compris des robots océaniques avancés capables de mesurer les processus sous-océaniques et la dynamique associée. »
Aux côtés de Poinelli sur ce projet se trouvaient Lia Siegelman de la Scripps Institution of Oceanography, de l'Université de Californie à San Diego ; et Yoshihiro Nakayama du Dartmouth College.
