Une nouvelle étude menée par l'UCLA renforce l'importance de la collaboration dans l'évaluation des effets du changement climatique.

La recherche, publié aujourd'hui dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences , offre de nouvelles informations sur des facteurs auparavant inconnus affectant la fonte de la calotte glaciaire du Groenland, et cela pourrait finalement aider les scientifiques à prédire avec plus de précision comment le phénomène pourrait faire monter le niveau de la mer.

Le Groenland est la plus grande calotte glaciaire fondante en termes de ruissellement d'eau de fonte contribuant à l'élévation du niveau de la mer - et au moins la moitié de l'élévation du niveau de la mer du Groenland est due à la fonte des glaces, dit Laurence C. Smith, professeur de géographie à l'UCLA. (C'est encore plus que la quantité causée par le vêlage sur glace, lorsque de gros blocs de glace se séparent de la calotte glaciaire, formation d'icebergs, qui finissent par fondre dans la mer.)

Depuis 2012, une équipe dirigée par Smith a visité plusieurs fois la calotte glaciaire du Groenland, à l'aide de satellites, des drones et des capteurs sophistiqués pour suivre les débits des rivières d'eau de fonte au sommet des glaciers, et de cartographier leurs bassins versants, qui comprennent les superficies entre les rivières.

En 2015, Smith et un groupe d'étudiants diplômés et de collaborateurs de l'UCLA se sont concentrés sur un bassin versant de 27 milles carrés, et ils ont découvert un processus important qui avait auparavant été laissé de côté dans les calculs des modèles climatiques. Une partie de l'eau de fonte des lacs et des rivières au sommet des glaciers de la région, qui se terminent par de larges dolines appelées "moulins" et descendent à travers le glacier, est stocké et piégé au sommet du glacier à l'intérieur d'une basse densité, "glace pourrie" poreuse.

« Le nôtre est le premier effort indépendant de collecte de données pour mesurer directement les taux de ruissellement des eaux de fonte à partir du sommet de la glace, ", a déclaré Smith. Les recherches de l'équipe ont été financées par la NASA. "Les chercheurs, y compris nous, ont tenté de recueillir des informations en utilisant les flux du bord de la glace, mais ces mesures sont problématiques pour tester les modèles climatiques."

L'équipe de Smith a trouvé un écart entre ses données et les calculs du ruissellement des eaux de fonte à partir de cinq modèles climatiques. Les estimations de ces modèles étaient de 21 à 58 pour cent plus élevées que ce que l'équipe de Smith a mesuré sur la glace.

Smith a donc invité les scientifiques qui ont créé ces modèles à collaborer avec lui. Ensemble, ils ont vérifié les statistiques en temps réel des stations météorologiques sur la glace pour confirmer que les données des modèles climatiques étaient correctes et ils ont trouvé que les calculs des modèles étaient exacts. Ce qui signifiait que le voyage de l'eau de fonte sur la surface de la glace était plus complexe qu'on ne l'avait imaginé :les scientifiques ont reconnu qu'avant que l'eau ne traverse la glace via des moulins, il peut piscine, rester indéfiniment ou recongeler dans de la glace poreuse à la surface, dit Smith.

"Après avoir éliminé toutes les autres possibilités, nous en avons déduit que le désaccord dans nos données est dû à la pénétration du soleil dans la glace, provoquant la fonte souterraine et le stockage des eaux de fonte, " a déclaré Dirk van As, co-auteur de l'étude et chercheur principal à la Commission géologique du Danemark et du Groenland. "Et maintenant, nous savons que cela se produit dans les parties supérieures de la zone de glace nue qui couvrent de vastes régions de la calotte glaciaire.

"Nous savons maintenant que le calcul de la rétention d'eau de fonte dans la glace poreuse devrait être inclus d'une manière ou d'une autre, " il a dit.

Pour mesurer le débit de la rivière sur la glace, Smith et son équipe ont adapté une technique normalement utilisée sur terre. Travail en équipe, ils ont collecté des données toutes les heures, autour de l'horloge, pendant trois jours en juillet 2015, braver le froid, vent et 20 heures par jour de soleil de plomb. Les chercheurs ont utilisé des équipements de sécurité pour s'ancrer à la glace et se protéger de l'eau rapide se déversant dans de dangereux moulins, où l'eau de surface s'effondre dans l'intérieur de la calotte glaciaire.

L'un des nombreux défis logistiques consistait à déterminer comment installer l'équipement pour mesurer le débit d'une rivière de manière à ce que les chercheurs n'aient pas besoin d'être positionnés des deux côtés d'une rivière.

"A moins que vous n'ayez un hélicoptère, vous ne pouvez pas stationner des gens des deux côtés d'une grande rivière sur la glace, " dit Lincoln Pitcher, un doctorant en géographie de l'UCLA, qui a trouvé un moyen de maintenir les capteurs en place après des essais et des erreurs sur terre et sur glace. Ils devaient trouver un système stable et solide qui resterait en place même si la surface de la glace autour d'eux fondait.

Co-auteur de l'étude, Asa Rennermalm, professeur de géographie à l'Université Rutgers-Nouveau-Brunswick faisait partie de l'équipe sur le terrain.

« Nous avons utilisé un appareil appelé Profileur de courant Doppler acoustique, qui suit la décharge en fonction du son, " dit-elle. " Nous l'avons attaché à une plate-forme flottante, et puis attaché cela à des cordes, qui étaient attachés à des poteaux de chaque côté de la rivière de glace. Nous avons déplacé la plate-forme d'un côté à l'autre de la rivière toutes les heures pendant 72 heures. Personne n'a jamais fait ça auparavant sur la calotte glaciaire du Groenland."

Van As a déclaré que le projet a prouvé que la combinaison de l'expertise de plusieurs disciplines, parmi lesquelles la météorologie, l'océanographie et l'hydrologie (l'étude des propriétés et du mouvement de l'eau sur la terre) - est essentielle pour bien comprendre comment les glaciers et les calottes glaciaires réagissent au système climatique.

« Il est important que des hydrologues comme Larry apportent leurs vastes connaissances dans le domaine de la glaciologie, en utilisant des approches nouvelles dans notre discipline, " il a dit.

En général, les glaciologues ne sont pas habitués à penser aux bassins versants au-dessus de la glace, dit Smith. Les irrégularités que ces bassins versants confèrent au moment et à la quantité d'eau de fonte pénétrant dans la glace ne sont actuellement pas prises en compte dans les modèles géophysiques de « dynamique des glaces, " c'est-à-dire la vitesse et la configuration spatiale de la glace glaciaire glissante lorsqu'elle se déplace vers la mer.

"Nous prenons le domaine très mature de l'hydrologie de surface terrestre, qui traite du débit des rivières et des bassins versants sur terre, et l'appliquer sur la calotte glaciaire, qui a généralement été le domaine scientifique de la géophysique des glaces solides, " a-t-il dit. "Nous devons emprunter à l'hydrologie parce que la surface de la glace devient de plus en plus un phénomène hydrologique. Et nous pouvons prendre ces outils d'une autre discipline et les appliquer et réaliser une percée conceptuelle. »

Smith et son équipe travaillent maintenant sur une étude basée sur les données d'un voyage en 2016 au Groenland, quand ils ont passé une semaine à suivre les bassins versants et à creuser dans la glace pourrie.

Dirigé par Matthew Cooper, étudiant diplômé de l'UCLA, les chercheurs tentent de mieux expliquer comment la glace pourrie emprisonne l'eau. Ils ont suivi la glace pourrie jusqu'à une profondeur de près de 3 pieds sous la surface, une découverte qui pourrait aider les scientifiques qui développent des modèles climatiques à mieux comprendre comment les calottes glaciaires perdent de la masse.

Une partie de la mission de Smith au Groenland consiste à responsabiliser une nouvelle génération d'hydrologues désireux de rejoindre les premières lignes du suivi du changement climatique mondial.

"Le changement climatique n'est plus une nouvelle lointaine pour moi, " dit Kang Yang, un ancien chercheur postdoctoral de l'UCLA, qui faisait partie de l'équipe de terrain pour cette étude. Aujourd'hui professeur à l'université chinoise de Nanjing, Yang continuera à travailler avec Smith sur la cartographie des rivières sur la calotte glaciaire du Groenland.