Pour la première fois, les chercheurs ont observé de près comment les marées de l'océan peuvent accélérer ou ralentir la vitesse du mouvement glaciaire en Antarctique. Les nouvelles données aideront les modélisateurs à mieux prédire comment les glaciers réagiront à l'élévation du niveau de la mer.

Brent Minchew (PhD '16) et Mark Simons de Caltech, avec leurs collaborateurs et en coopération avec l'Agence spatiale italienne (ASI), ont exploité quatre satellites d'imagerie radar COSMO-SkyMed sur le Rutford Ice Stream en Antarctique. Les satellites ont collecté des données quasi continues pendant près de neuf mois sous divers angles.

Le Rutford Ice Stream est une rivière de glace rapide, environ 300 kilomètres de long et 25 kilomètres de large, en Antarctique occidental. Il relie les glaciers des monts Ellsworth à la plate-forme de glace Filchner-Ronne, un morceau de glace flottant à peu près de la taille de la Californie. Poussé par son propre poids, le courant de glace solide s'écoule en descendant vers la mer à raison d'environ un mètre par jour, bien que cette vitesse varie jusqu'à 20 pour cent avec les marées.

La variabilité est due aux interactions de la glace avec l'océan. À marée basse, la glace flottante s'enfonce suffisamment pour s'écraser sur le fond marin comme un navire qui sombre, provoquant un embouteillage de glace pouvant être détecté jusqu'à 100 kilomètres en amont. Quand la marée monte à nouveau, la glace se soulève du fond marin et s'écoule à nouveau librement.

"Une marée montante soulève tous les navires, et il soulève aussi toute la glace, " dit Minchew, doctorant à Caltech tout en menant la recherche et maintenant chercheur postdoctoral au British Antarctic Survey. Minchew est l'auteur principal d'un article sur l'étude qui a été publié par le Journal de recherche géophysique le 22 novembre.

Le courant de glace était si sensible au changement des marées que Simons et Minchew pouvaient détecter les influences individuelles des marées solaires et lunaires.

Les marées solaires et lunaires de la planète sont causées par le remorqueur du soleil et de la lune, respectivement, sur la terre. La marée haute se produit simultanément sur les côtés de la terre tournés vers et loin du soleil et de la lune parce que leurs forces gravitationnelles créent un renflement, ou à marée haute, dans la planète.

Les marées lunaires et solaires ne sont pas parfaitement synchronisées :la marée lunaire passe de haute à basse toutes les 12 heures et demie, tandis que la marée solaire cycle toutes les 12 heures. Lorsque ces deux cycles s'alignent parfaitement, la mer connaît ses plus fortes marées. Quand ils sont le plus mal alignés, la mer connaît ses plus faibles marées.

Les efforts précédents pour explorer l'effet de la marée sur le mouvement glaciaire reposaient sur le placement d'un appareil GPS directement sur la glace. Cette technique, cependant, fournit des informations pour un seul point de mouvement.

L'équipe de Caltech a plutôt collecté des paires d'images prises au même endroit dans l'espace mais à des moments différents, montrant ainsi le mouvement non seulement d'un seul point, mais le suivi continu de chaque centimètre carré de la surface des ruisseaux de glace. (La glace ne se déplace pas comme une masse fixe solide, mais plutôt il coule comme un sirop incroyablement visqueux - son mouvement est souvent comparé à celui du miel froid. En tant que tel, le mouvement d'un point ne fournit que les informations les plus élémentaires sur l'ensemble du glacier.) De plus, la variété d'angles de vision offerte par la constellation de satellites offrait des informations tridimensionnelles sur le mouvement de la glace et révélait, par exemple, que la banquise flottante s'est déplacée plus rapidement, montrant ainsi que l'effet d'échouage était bien responsable des changements de vitesse de la glace.

Les études sur les mouvements glaciaires pourraient fournir des données importantes pour les scientifiques cherchant à modéliser la façon dont les glaciers réagiront aux effets du changement climatique.

"La réponse de l'écoulement glaciaire aux changements du niveau de la mer et de la température de l'océan a un impact direct sur l'élévation contemporaine du niveau de la mer, " dit Simons, professeur de géophysique à Caltech. "Quantifier cela est essentiel pour comprendre comment l'Antarctique évoluera au cours des prochaines décennies et siècles à mesure que le climat se réchauffera et que les glaciers d'extrémité marine seront exposés à une eau océanique plus chaude."

Avec des eaux plus chaudes et un niveau de la mer élevé, les glaciers couleront plus vite dans la mer, fondre plus rapidement une fois qu'ils atteignent l'eau.

Déjà, l'étude a fourni des informations surprenantes sur la résistance de la glace et sa capacité à résister à la déformation due au stress glaciaire. Comme il s'avère, la glace est plus faible le long des bords des cours d'eau glaciaires qu'on ne le croyait auparavant. La même technologie et la même technique pourraient être utilisées pour étudier le mouvement des glaciers dans le monde entier, dit Minchew.