Une étude a révélé que le retrait important de la calotte glaciaire de l’Est de l’Antarctique (EAIS), il y a environ 9 000 ans, était dû à une boucle de rétroaction auto-renforcée entre la fonte des glaces et la circulation océanique.
L'œuvre paraît dans Géosciences naturelles.
L'équipe de recherche était dirigée par le professeur Yusuke Suganuma de l'Institut national de recherche polaire (NIPR) et de l'Université supérieure d'études avancées (SOKENDAI).
Les chercheurs ont découvert que l’afflux d’eau chaude et profonde dans la côte est de l’Antarctique a provoqué l’effondrement des plates-formes de glace, ce qui a accéléré la perte de glace à l’intérieur des terres. La découverte indique que le retrait des glaces de l’Antarctique n’est pas seulement un phénomène régional ; au contraire, elle a le potentiel de se propager dans plusieurs secteurs via des connexions océaniques, amplifiant ainsi l’ampleur globale de la perte de glace.
Ce phénomène, dans lequel l'eau de fonte d'une région accélère les processus de fonte dans d'autres régions, est appelé « rétroaction positive en cascade ». Cette boucle de rétroaction pourrait être un facteur crucial pour comprendre l’instabilité des calottes glaciaires de l’Antarctique, tant dans le passé que dans le présent.
Découvrir le mécanisme de l’effondrement passé des calottes glaciaires
La présente étude vise à élucider le mécanisme de l’effondrement passé des calottes glaciaires.
La calotte glaciaire de l'Est de l'Antarctique, qui contient plus de la moitié de l'eau douce mondiale, subit actuellement une perte massive dans certaines régions côtières. Il est impératif de comprendre la manière dont d’importantes calottes glaciaires ont réagi aux périodes antérieures de réchauffement climatique, car cela fournit des informations indispensables sur leur stabilité future dans le contexte du phénomène actuel de réchauffement climatique.
Afin d'étudier ce phénomène, l'équipe de recherche a analysé des carottes de sédiments marins collectées dans la baie de Lützow-Holm, située le long de la côte de Sôya, à proximité de la station japonaise Syowa. Ces carottes ont été analysées conjointement avec des études géomorphologiques et géologiques menées dans l'ensemble de Dronning Maud Land. Ces sédiments ont été obtenus grâce à plusieurs expéditions japonaises de recherche en Antarctique (JARE) entre 1980 et 2023, y compris un échantillonnage récent du brise-glace Shirase.
En utilisant une gamme de techniques analytiques, notamment des analyses sédimentologiques, micropaléontologiques et géochimiques, les chercheurs ont pu reconstituer les changements environnementaux passés dans la baie et ses environs. Cette reconstruction a été facilitée par l'utilisation de mesures des rapports isotopiques du béryllium (10Être/9Être).
Les résultats de l'étude ont indiqué qu'il y a environ 9 000 ans, la présence d'eaux profondes circumpolaires chaudes (EDC) s'est intensifiée dans la baie, entraînant l'effondrement des plates-formes de glace flottantes. À mesure que les plateaux se désintégraient, ils perdaient leur effet de renfort, provoquant un écoulement plus rapide de la glace intérieure vers l'océan.
La modélisation révèle une rétroaction auto-renforcée
Afin de comprendre les facteurs qui ont précipité l’afflux accru d’eaux profondes chaudes, l’équipe de recherche a mené des simulations de modèles climatiques et océaniques à haute résolution. Les modèles ont démontré que les eaux de fonte provenant d’autres régions de l’Antarctique, y compris la plate-forme de glace de Ross, se sont répandues dans tout l’océan Austral. Ce processus a entraîné un rafraîchissement de la couche superficielle et une intensification de la stratification verticale.
Il a été démontré que ce phénomène supprime le mélange ascendant des eaux froides de surface, facilitant ainsi l'intrusion des eaux chaudes profondes vers le plateau continental de l'Antarctique oriental. Ce processus a abouti à l’établissement d’une boucle de rétroaction positive, dans laquelle l’eau de fonte a conduit à une stratification plus forte, ce qui a conduit à un afflux accru d’eau profonde, facilitant ainsi davantage la fonte des glaces. L’existence d’un tel mécanisme en cascade suggère que la fonte dans un secteur de l’Antarctique peut déclencher ou accélérer la fonte dans d’autres secteurs grâce aux téléconnexions océaniques.
Un avertissement du passé
La présente étude fournit l’un des éléments de preuve les plus clairs à ce jour selon lesquels la calotte glaciaire de l’Antarctique pourrait être susceptible de fondre à grande échelle et s’auto-renforcer en réponse au réchauffement climatique naturel. Malgré l'apparition de l'événement au début de l'Holocène, une période caractérisée par des températures mondiales élevées par rapport à la dernière période glaciaire, les mécanismes physiques élucidés par cette étude ont un lien direct avec le phénomène contemporain de réchauffement climatique.
Les observations actuelles indiquent que certaines parties de la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental, telles que les glaciers Thwaites et Pine Island, subissent déjà un retrait rapide provoqué par l’intrusion d’eaux chaudes et profondes. Si des rétroactions analogues en cascade se produisent aujourd’hui, il est possible que la fonte s’étende à l’échelle régionale et accélère la perte globale de la calotte glaciaire, contribuant ainsi à une élévation mondiale accélérée du niveau de la mer.
Collaboration internationale et importance
La recherche a impliqué la collaboration de plus de 30 institutions, dont l'Institut national de recherche polaire (NIPR), l'Enquête géologique du Japon (AIST), l'Agence japonaise pour les sciences et technologies marines et terrestres (JAMSTEC), l'Université de Tokyo, l'Université de Kochi, l'Université d'Hokkaido et des partenaires internationaux de Nouvelle-Zélande, d'Espagne et d'autres.
Cet effort interdisciplinaire impliquait l'intégration d'études géologiques sur le terrain, d'analyses de sédiments marins, de datations d'exposition de nucléides cosmogéniques et de modélisation couplée climat-océan pour parvenir à une reconstruction complète du système calotte glaciaire-océan dans l'Antarctique de l'Est.
Le professeur Suganuma conclut : « Cette étude fournit des données essentielles et des preuves de modélisation qui faciliteront des prévisions plus précises du comportement futur de la calotte glaciaire de l'Antarctique. Les rétroactions en cascade identifiées dans cette étude servent à souligner l'idée selon laquelle des altérations régionales mineures peuvent potentiellement engendrer des ramifications mondiales.
