Une vue aérienne de la zone d'étude sur la calotte glaciaire du Groenland. Crédit :Jason Box/Jonathan Ryan
De nouvelles recherches montrent que des algues poussent sur la calotte glaciaire du Groenland, la deuxième plus grande calotte glaciaire de la Terre, réduisent considérablement la réflectivité de surface de la zone de glace nue de la calotte glaciaire et contribuent davantage à sa fonte que la poussière ou le noir de carbone. Les nouvelles découvertes pourraient influencer la compréhension des scientifiques de la fonte des calottes glaciaires et des projections de l'élévation future du niveau de la mer, selon les auteurs de l'étude.
Les glaciologues savent depuis longtemps que des matériaux tels que la poussière minérale et le noir de carbone peuvent assombrir la surface des grandes calottes glaciaires. Les scientifiques étudient ces impuretés car elles réduisent l'albédo de la feuille, ou la mesure dans laquelle il réfléchit la lumière, ce qui augmente la fonte des glaces et affecte les projections d'élévation du niveau de la mer. Mais peu d'études avaient examiné l'effet noircissant des cellules d'algues, qui poussent naturellement sur la calotte glaciaire.
La nouvelle étude a évalué quantitativement comment les algues de surface contribuent à l'obscurcissement de la calotte glaciaire, et trouvé que les algues réduisent l'albédo de la calotte glaciaire beaucoup plus que les matériaux non algaux, comme les particules minérales et le noir de carbone. Le noircissement des algues est responsable de 5 à 10 pour cent de la fonte totale de la calotte glaciaire chaque été, selon la nouvelle étude publiée dans Lettres de recherche géophysique , un journal de l'American Geophysical Union.
Les résultats affinent la façon dont les glaciologues pensent à la fonte des calottes glaciaires et à la façon dont la glace réfléchit la lumière, selon Marek Stibal, écologiste de la cryosphère à l'Université Charles de Prague, République tchèque et l'un des principaux auteurs de la nouvelle étude. Un réchauffement climatique pourrait également augmenter la croissance des algues à l'avenir, augmenter potentiellement l'influence des algues sur la fonte des calottes glaciaires, il a dit.
"L'aspect nouveau de notre étude est que nous découvrons que les processus biologiques jouent un rôle important dans le comportement de la calotte glaciaire, " A déclaré Stibal. "Les glaciologues ne regardent généralement que les matériaux inorganiques lorsqu'ils étudient la réflectance de la lumière et la fonte des glaces, car les processus biologiques sont souvent trop compliqués à capturer. Mais nous constatons que les organismes peuvent avoir un effet à grande échelle sur un système qui a déjà été étudié dans un contexte abiotique. »
Le co-auteur de l'étude, Nathan Chrismas, collecte de la glace de surface pour analyse. Crédit :Karen Cameron/Sara Penrhyn Jones
Étudier les algues sur le terrain
Des études antérieures ont suggéré que des impuretés telles que le noir de carbone et la poussière entraînent la fonte de la glace nue sur la partie inférieure de la calotte glaciaire. Les impuretés assombrissent la surface de la feuille, réduire son albédo et lui permettre d'absorber plus de lumière. L'absorption accrue du rayonnement solaire augmente la température de la calotte glaciaire et accélère le processus de fonte.
L'absorption de la lumière du soleil est responsable de la majeure partie de la fonte des glaces au Groenland, selon Jason Box, un climatologue à la Commission géologique du Danemark et du Groenland et l'autre auteur principal de la nouvelle étude.
Les microbes tels que les cellules d'algues colonisent la glace et peuvent s'accumuler avec le temps si la lumière du soleil est suffisante, eau et nutriments. Les algues de surface des glaces produisent des pigments sombres pour se protéger des rayonnements de haute intensité, assombrir davantage la surface de la feuille, dit Stibal.
Les auteurs de la nouvelle étude se sont rendus sur la calotte glaciaire du Groenland à l'été 2014 pour quantifier la contribution des algues à l'effet d'assombrissement. Plusieurs membres de leur équipe ont campé sur un site d'étude dans la région sud-ouest de la calotte glaciaire pendant 56 jours tout en recueillant des données sur la réflectivité et la population d'algues de la calotte.
Stibal et ses collègues ont utilisé des spectromètres et des albédomètres portables pour mesurer le spectre de réflectivité de la surface de la glace nue chaque jour. Ils ont également collecté des échantillons de glace de surface et utilisé un microscope de terrain pour caractériser les algues et compter le nombre de cellules d'algues dans chaque échantillon. Ils ont analysé la relation entre la croissance des algues et la quantité de lumière réfléchie par la surface de la calotte glaciaire.
Microphotographies d'algues de glace (principalement les espèces Ancylonema nordenskioldii ). Crédit :Marian Yallop
Les auteurs ont découvert que la calotte glaciaire réfléchissait beaucoup moins de lumière à mesure que la population d'algues augmentait. Ils ont calculé que la croissance des algues représentait environ 70 pour cent de la variation des données de réflectance de la lumière, ce qui en fait le principal contributeur au phénomène. Le reste de la variation était dû à la pluie et au temps qui s'était écoulé, et les impuretés non algales n'étaient pas significatives dans leur analyse.
La nouvelle étude n'a pas estimé combien de glace pourrait fondre à l'avenir en raison de l'assombrissement des algues. Mais les résultats peuvent jeter les bases pour concevoir des projections plus précises des scénarios d'élévation du niveau de la mer dus à la fonte des glaces du Groenland et d'autres calottes glaciaires, dit Stibal. Les algues poussent sur d'autres surfaces de glace dans des régions telles que l'Himalaya, où ils résident sur des glaciers producteurs d'eau.
Il pense également qu'un réchauffement climatique pourrait être une aubaine pour les populations d'algues, augmentant potentiellement leur influence d'obscurcissement.
"Alors que le climat se réchauffe, la zone dans laquelle les algues peuvent se développer s'étendra, donc ils coloniseront une plus grande partie de la calotte glaciaire, " dit-il. " De plus, la saison de croissance va s'allonger, donc la contribution des algues à la fonte de la glace augmentera probablement avec le temps."
Nozomu Takeuchi, professeur de sciences de la terre à l'université de Chiba au Japon, a déclaré que la nouvelle recherche met en évidence l'importance de la prise en compte des processus biologiques dans la cryosphère, et pense que l'étude aura un impact sur la recherche glaciologique de la calotte glaciaire du Groenland.
"L'implication majeure de leurs découvertes est que la calotte glaciaire n'est pas un simple système abiotique de neige et de glace, mais plutôt un écosystème, " Il a dit. " Comprendre ce processus biologique de manière plus quantitative pourrait induire une nouvelle perspective sur d'autres cycles climatiques de la Terre, tels que les cycles glaciaires-interglaciaires."
