Une équipe dirigée par des glaciologues de l'UC Irvine a utilisé des données radar satellitaires pour reconstituer l'impact de la montée des eaux chaudes de l'océan dans une zone d'échouage s'étendant sur plusieurs kilomètres sous le glacier Thwaites, dans l'Antarctique occidental. La recherche, qui fait l'objet d'un article publié dans PNAS, aidera les modélisateurs climatiques à établir des projections plus précises de l’élévation du niveau de la mer résultant de la fonte des glaciers qui terminent les océans dans le monde entier. Crédit : NASA/James Yungel
Les données radar satellite montrent une intrusion importante d'eau de mer sous l'Antarctique Glacier Thwaitesprovoquant la montée et la chute de la glace.
À l'aide de données radar satellitaires à haute résolution, une équipe de glaciologues dirigée par des chercheurs de l'Université de Californie à Irvine a découvert des preuves de l'intrusion d'eau de mer chaude à haute pression à plusieurs kilomètres sous la glace échouée du glacier Thwaites de l'Antarctique occidental. Ce glacier est souvent appelé le « glacier de la fin du monde » en raison de son rôle crucial dans l’élévation potentielle du niveau de la mer à l’échelle mondiale et des implications catastrophiques qu’une telle élévation aurait à l’échelle mondiale. Ce surnom reflète la vaste taille du glacier et son taux de fonte important, qui, selon les scientifiques, pourrait contribuer considérablement à l'élévation du niveau de la mer s'il venait à s'effondrer ou à fondre entièrement.
L’équipe dirigée par l’UC Irvine a déclaré que le contact généralisé entre l’eau de l’océan et le glacier – un processus qui se reproduit dans tout l’Antarctique et au Groenland – provoque une « fonte vigoureuse » et pourrait nécessiter une réévaluation des projections mondiales d’élévation du niveau de la mer. Leur étude a été publiée le 20 mai dans Actes de l'Académie nationale des sciences,
Données et observations
Les glaciologues se sont appuyés sur les données recueillies de mars à juin 2023 par la mission satellitaire commerciale finlandaise ICEYE. Les satellites ICEYE forment une « constellation » en orbite polaire autour de la planète, utilisant InSAR – radar interférométrique à synthèse d'ouverture – pour surveiller en permanence les changements à la surface de la Terre. De nombreux passages d'un vaisseau spatial sur une petite zone définie donnent des résultats de données fluides. Dans le cas de cette étude, elle a montré la montée, la descente et la courbure du glacier Thwaites.
« Ces données ICEYE ont fourni une longue série d'observations quotidiennes étroitement conformes aux cycles de marée », a déclaré l'auteur principal Eric Rignot, professeur de science du système terrestre à l'UC Irvine. « Dans le passé, nous disposions de données sporadiquement disponibles, et avec seulement ces quelques observations, il était difficile de comprendre ce qui se passait. Lorsque nous disposons d'une série chronologique continue et que nous la comparons au cycle des marées, nous voyons l'eau de mer entrer à marée haute et reculer et parfois remonter plus loin sous le glacier et rester piégée. Grâce à ICEYE, nous commençons à être témoins de cette dynamique de marée pour la première fois.
Capture d'écran d'une vue 3D du mouvement de marée du glacier Thwaites, dans l'ouest de l'Antarctique, enregistrée par la constellation de radar à synthèse d'ouverture (SAR) ICEYE sur la base d'images acquises les 11, 12 et 13 mai 2023. Les niveaux de contour sont les contours de la topographie du lit à 50 m. intervalle. Chaque cycle de couleur de frange interférométrique correspond à un changement de phase de 360 degrés, équivalent à un déplacement de 1,65 cm de la distance en ligne de mire de la surface de la glace. L'interférogramme est superposé sur une image Landsat 9 acquise en février 2023. Dans cette étude, nous montrons que la limite de flexion des marées varie en kilomètres au cours du cycle de marée, ce qui indique que l'eau de mer sous pression est capable de s'infiltrer sous la glace terrestre sur des kilomètres et de s'établir vigoureusement. échange de chaleur avec la base du glacier. Sur le côté droit de l'écran, un motif distinct en œil de bœuf indique une intrusion d'eau de mer se propageant encore 6 km au-delà d'une crête protectrice, indiquant que le retrait des glaciers est toujours en cours, à raison d'un kilomètre par an dans ce secteur critique de l'Antarctique. Crédit : Eric Rignot / UC Irvine
Observations satellitaires avancées
Michael Wollersheim, directeur des analyses d'ICEYE et co-auteur, a déclaré : « Jusqu'à présent, certains des processus les plus dynamiques de la nature étaient impossibles à observer avec suffisamment de détails ou de fréquence pour nous permettre de les comprendre et de les modéliser. L’observation de ces processus depuis l’espace et l’utilisation d’images satellitaires radar, qui fournissent des mesures InSAR d’une précision centimétrique à une fréquence quotidienne, marque un pas en avant significatif.
Rignot a déclaré que le projet l'avait aidé, lui et ses collègues, à mieux comprendre le comportement de l'eau de mer sous le glacier Thwaites. Il a expliqué que l’eau de mer arrivant à la base de la calotte glaciaire, combinée à l’eau douce générée par le flux géothermique et la friction, s’accumule et « doit s’écouler quelque part ». L'eau est distribuée par des conduits naturels ou s'accumule dans des cavités, créant suffisamment de pression pour élever la calotte glaciaire.
« Il y a des endroits où l'eau est presque à la pression de la glace sus-jacente, il suffit donc d'un peu plus de pression pour faire remonter la glace », a déclaré Rignot. « L'eau est ensuite suffisamment comprimée pour soulever une colonne de plus d'un demi-mile de glace. »
Et ce n'est pas n'importe quelle eau de mer. Depuis des décennies, Rignot et ses collègues rassemblent des preuves de l’impact du changement climatique sur les courants océaniques, qui poussent l’eau de mer plus chaude vers les côtes de l’Antarctique et d’autres régions de glace polaire. Les eaux profondes circumpolaires sont salées et ont un point de congélation plus bas. Tandis que l'eau douce gèle à zéro degré Celsiusl’eau salée gèle à moins deux degrés, et cette petite différence suffit à contribuer à la « fonte vigoureuse » de la glace basale, comme le révèle l’étude.
Impact sur l'élévation du niveau de la mer et recherches futures
Co-auteure Christine Dow, professeure à la Faculté de l'environnement de la Université de Waterloo en Ontario, au Canada, a déclaré : « Thwaites est l'endroit le plus instable de l'Antarctique et contient l'équivalent de 60 centimètres d'élévation du niveau de la mer. Le problème est que nous sous-estimons la vitesse à laquelle le glacier évolue, ce qui serait dévastateur pour les communautés côtières du monde entier.
Rignot a déclaré qu'il espère et s'attend à ce que les résultats de ce projet stimulent de nouvelles recherches sur les conditions sous les glaciers de l'Antarctique, des expositions impliquant des robots autonomes et davantage d'observations par satellite.
« Il y a beaucoup d'enthousiasme de la part de la communauté scientifique à l'idée de se rendre dans ces régions polaires isolées pour recueillir des données et améliorer notre compréhension de ce qui se passe, mais le financement est à la traîne », a-t-il déclaré. « En 2024, en dollars réels, nous fonctionnons avec le même budget que celui des années 1990. Nous devons développer la communauté des glaciologues et des océanographes physiques pour résoudre ces problèmes d'observation le plus tôt possible, mais à l'heure actuelle, nous continuons à gravir le mont Everest en chaussures de tennis.
Conclusion et implications pour la modélisation
À court terme, Rignot, qui est également scientifique principal du projet au NASALaboratoire de propulsion à réaction de (JPL), a déclaré que cette étude apporterait un bénéfice durable à la communauté de la modélisation des calottes glaciaires.
« Si nous intégrons ce type d'interaction océan-glace dans des modèles de calotte glaciaire, j'espère que nous serons en mesure de reproduire bien mieux ce qui s'est passé au cours du dernier quart de siècle, ce qui conduira à un niveau plus élevé de confiance dans notre planète. » projections », a-t-il déclaré. « Si nous pouvions ajouter ce processus que nous avons décrit dans l’article, qui n’est pas inclus dans la plupart des modèles actuels, les reconstructions du modèle devraient bien mieux correspondre aux observations. Ce serait une grande victoire si nous parvenions à y parvenir.
Dow a ajouté : « Pour le moment, nous n'avons pas suffisamment d'informations pour dire dans un sens ou dans l'autre combien de temps il faudra avant que l'intrusion de l'eau océanique ne devienne irréversible. En améliorant les modèles et en concentrant nos recherches sur ces glaciers critiques, nous essaierons d’obtenir ces chiffres au moins sur des décennies plutôt que sur des siècles. Ce travail aidera les gens à s’adapter aux changements du niveau des océans, tout en se concentrant sur la réduction des émissions de carbone pour éviter le pire des cas.
Rignot, Dow et Wollershiem ont été rejoints dans ce projet par Enrico Ciraci, spécialiste adjoint de l'UC Irvine en science du système terrestre et boursier postdoctoral de la NASA ; Bernd Scheuchl, chercheur à l'UC Irvine en science du système terrestre ; et Valentyn Tolpekin d'ICEYE. ICEYE a son siège en Finlande et opère à partir de cinq sites internationaux, dont les États-Unis. La recherche a reçu le soutien financier de la NASA et de la National Science Foundation.
