Lorsque les températures estivales augmentent au Groenland et que la saison de fonte commence, des flaques d'eau en surface, et disparaît parfois dans des trous dans la glace. Cette eau peut éventuellement atteindre le substratum rocheux, créer un chausson, glissade plus rapide pour les glaciers. Mais où va-t-il une fois là-bas, et que devient-il en hiver ? Une nouvelle étude permet de répondre à ces questions.

Les scientifiques ont pu observer l'eau liquide à des points uniques en perçant des trous, mais ces observations sont limitées. Une technique améliorée développée par une étudiante diplômée de l'Observatoire terrestre de Lamont-Doherty de l'Université Columbia et ses collègues étend maintenant cette vue à des régions entières, et à travers les saisons pour la première fois, en permettant d'utiliser un radar aéroporté à pénétration de glace pour révéler la vie de l'eau de fonte sous la glace tout au long de l'année.

Les premiers résultats, vient de paraître dans la revue Lettres de recherche géophysique , révèlent de vastes réserves d'eau en hiver sous la glace. Ils suggèrent que la réponse des glaciers à la fonte dépend non seulement de la vitesse à laquelle l'eau de fonte s'écoule, mais aussi sur la quantité d'eau stockée sous la glace pendant l'hiver, et sur la topographie et la perméabilité du terrain en contrebas, a déclaré l'auteur principal de l'étude, Winnie Chu, étudiante diplômée de Columbia.

« La répartition des eaux de fonte évolue constamment, passer d'un endroit à un autre, " dit Chu. " En sachant comment cette distribution change selon les saisons, nous pouvons mieux comprendre le lien spatial entre la glace et l'écoulement de l'eau. » Chu a déclaré que plus d'eau de fonte est produite à mesure que les températures augmentent, et l'étude suggère que le Groenland a le potentiel d'en stocker une partie à la base de la glace. Cela pourrait potentiellement atténuer l'impact de l'eau de fonte sur l'écoulement glaciaire en été en maintenant des pressions d'eau sous-glaciaires stables tout au long de l'année, elle a dit.

La calotte glaciaire du Groenland a une large gamme de températures et d'impuretés qui font geler la glace de différentes manières, et ces variations ont rendu difficile pour le radar à pénétration de glace d'identifier les poches d'eau sous la glace. Chu et ses collègues ont développé un moyen de corriger ces variations en utilisant des modèles thermomécaniques 3D de calotte glaciaire et une connaissance de la chimie de la calotte glaciaire pour faire ressortir la réflectivité qui indique l'eau dans les données radar.

Dans l'étude, les chercheurs décrivent où l'eau était répandue à l'intérieur de la glace au début de la saison de fonte et où elle était présente à la fin de l'hiver dans le glacier Russell et Isunnguata Sermia voisin, dans l'ouest du Groenland. Ils ont montré qu'au début de la saison de fonte, la plus grande partie de l'eau de fonte atteignant le substratum rocheux se trouvait le long de creux remplis de sédiments sous les glaciers. En revanche, pendant l'hiver, la majeure partie de l'eau sous-glaciaire de la région pourrait être vue s'accumuler dans des crêtes rocheuses plus élevées, tandis que les creux de basse altitude étaient pour la plupart secs.

Les scientifiques soupçonnent que par temps chaud, la pression de l'eau ouvre des systèmes de drainage dans la glace, permettant à l'eau de fonte de la surface de s'écouler jusqu'aux creux en dessous. Ces canaux peuvent se fermer en hiver, car moins d'eau s'écoule et la pression de l'eau diminue. Dans les auges, le sol rempli de sédiments permet un meilleur drainage. "Toute eau sous-glaciaire restante continue probablement de s'infiltrer dans le drainage des eaux souterraines, laissant peu de stockage hivernal à l'interface du lit de glace, " écrivent les auteurs. Mais les crêtes sont constituées de matériaux moins perméables, afin que l'eau puisse s'accumuler sur eux.

L'effet de l'eau est évident dans la vitesse changeante des glaciers au cours de l'année. Au cours de la saison de fonte 2010, Le glacier Russell a coulé plus de deux fois plus vite qu'à la fin de l'hiver suivant, écrivent les auteurs. Le glacier accélère au début de l'été, suggérant que la pression de l'eau augmente rapidement là-bas, dit Chu. Il décélère rapidement à la fin de l'été, suggérant que la formation de canaux dans la glace crée plus efficace, drainage plus rapide de l'eau de fonte du lit du glacier, écrivent les scientifiques.

Le voisin Isunnguata Sermia accélère plus lentement. Cela pourrait être associé à sa capacité de stockage d'eau sous-glaciaire apparemment étendue, qui peut maintenir la pression de l'eau pendant l'hiver, dit Chu. Glacier Russell, en revanche, a moins de stockage d'eau en hiver et connaîtrait une augmentation plus importante de la pression de l'eau au début de la saison de fonte.

"Nos résultats suggèrent que l'état hydrologique sous-glaciaire hivernal pourrait pré-conditionner la réponse des glaciers à de l'eau de fonte supplémentaire l'été suivant, " dit Chu.

La technique utilisée dans l'étude fournit une vision plus claire de la façon dont l'eau se déplace sous la glace que toute autre méthode existante, dit Joseph MacGregor, un glaciologue et géophysicien du NASA-Goddard Space Flight Center qui n'a pas participé à l'étude.

"Nous avons des idées dominantes sur la façon dont l'eau s'écoule à la surface des calottes glaciaires, à travers les calottes glaciaires, et sous les calottes glaciaires. Ce que nous n'avons pas, ce sont de bonnes observations de l'endroit où cette eau se trouve sous la glace la plupart du temps, " a déclaré MacGregor. " Ce résultat change cet état de choses. Cela démontre également la valeur de la télédétection aéroportée pour tester des hypothèses glaciologiques fondamentales. »