Un réseau croissant de lacs sur la calotte glaciaire du Groenland s'est drainé dans une réaction en chaîne qui accélère l'écoulement de la calotte glaciaire, menaçant sa stabilité.

Des chercheurs du Royaume-Uni, Norvège, Les États-Unis et la Suède ont utilisé une combinaison de modélisation informatique 3D et d'observations du monde réel pour montrer ce qui était auparavant inconnu, mais des conséquences dynamiques profondes liées à la formation d'un nombre croissant de lacs sur la calotte glaciaire du Groenland.

Des lacs se forment à la surface de la calotte glaciaire du Groenland chaque été lorsque le temps se réchauffe. Beaucoup existent depuis des semaines ou des mois, mais s'écoule en quelques heures à travers plus d'un kilomètre de glace, transférer d'énormes quantités d'eau et de chaleur à la base de la calotte glaciaire. Les zones touchées comprennent des régions sensibles de l'intérieur de la calotte glaciaire où l'impact sur l'écoulement glaciaire est potentiellement important.

Précédemment, on avait pensé que ces « drainages » étaient des incidents isolés, mais la nouvelle recherche, dirigé par l'Université de Cambridge, montre que les lacs forment un réseau massif et deviennent de plus en plus interconnectés à mesure que le temps se réchauffe. Quand un lac se vide, l'eau se répand rapidement sous la calotte glaciaire, qui répond en s'écoulant plus vite. L'écoulement plus rapide ouvre de nouvelles fractures à la surface et ces fractures agissent comme des conduits pour le drainage d'autres lacs. Cela déclenche une réaction en chaîne qui peut drainer de nombreux autres lacs, certains jusqu'à 80 kilomètres.

Ces événements en cascade - dont un cas où 124 lacs se sont vidés en seulement cinq jours - peuvent temporairement accélérer l'écoulement glaciaire jusqu'à 400 %, ce qui rend la calotte glaciaire moins stable, et augmente le taux d'élévation du niveau de la mer associée. Les résultats sont publiés dans le journal Communication Nature .

L'étude démontre comment les forces au sein de la calotte glaciaire peuvent changer brusquement d'un jour à l'autre, provoquant la rupture soudaine de la glace solide. Le modèle développé par l'équipe internationale montre que les lacs qui se forment dans des zones stables de la calotte glaciaire se drainent lorsque des fractures s'ouvrent en réponse à une force de choc de traction élevée agissant le long des voies de drainage de l'eau s'écoulant sous la calotte glaciaire lorsque d'autres lacs se drainent loin.

"Ce réseau croissant de lacs de fonte, qui s'étend actuellement sur plus de 100 kilomètres à l'intérieur des terres et atteint des altitudes aussi élevées que 2, 000 mètres d'altitude, constitue une menace pour la stabilité à long terme de la calotte glaciaire du Groenland, " a déclaré l'auteur principal, le Dr Poul Christoffersen, du Scott Polar Research Institute de Cambridge. « Cette calotte glaciaire, qui couvre 1,7 million de kilomètres carrés, était relativement stable il y a 25 ans, mais perd maintenant un milliard de tonnes de glace chaque jour. Cela provoque une élévation du niveau de la mer d'un millimètre par an, un rythme beaucoup plus rapide que ce qui était prévu il y a seulement quelques années. »

L'étude s'écarte du consensus actuel selon lequel les lacs qui se forment à haute altitude sur la calotte glaciaire du Groenland n'ont qu'un potentiel limité d'influencer l'écoulement de la calotte glaciaire à mesure que le climat se réchauffe. Considérant que le dernier rapport du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat a conclu que l'eau de fonte de surface, bien qu'abondant, n'impacte pas l'écoulement de la calotte glaciaire, l'étude suggère que l'eau de fonte acheminée à la base de la calotte glaciaire par le drainage des lacs entraîne en fait des épisodes d'accélération soutenue s'étendant beaucoup plus loin à l'intérieur de la calotte glaciaire qu'on ne le pensait auparavant.

"Le transfert d'eau et de chaleur de la surface au lit peut s'intensifier extrêmement rapidement en raison d'une réaction en chaîne, ", a déclaré Christoffersen. "Dans un cas, nous avons trouvé tous les 59 lacs observés, sauf un, drainés en un seul événement en cascade. La plupart des lacs de fonte se drainent de cette manière dynamique. »

Bien que la livraison de petites quantités d'eau de fonte à la base de la calotte glaciaire n'augmente que localement le débit de la calotte glaciaire, l'étude montre que la réponse de la calotte glaciaire peut s'intensifier par des effets d'entraînement.

Quand un seul lac se vide, l'écoulement glaciaire s'accélère temporairement le long du chemin emprunté par l'eau s'écoulant le long du fond de la calotte glaciaire. Les lacs situés dans des bassins stables le long de ce chemin se drainent lorsque la perte de frottement le long du lit transfère temporairement des forces à la surface de la calotte glaciaire, provoquant l'ouverture de fractures sous d'autres lacs, qui s'écoulent ensuite également.

"La transformation des forces au sein de la calotte glaciaire lorsque les lacs s'écoulent est soudaine et dramatique, " a déclaré la co-auteure Dr Marion Bougamont, également du Scott Polar Research Institute. "Les lacs qui se drainent dans une zone produisent des fractures qui entraînent le drainage d'un plus grand nombre de lacs ailleurs. Tout cela s'additionne lorsque vous regardez les voies d'eau sous la glace."

L'étude a utilisé des images satellites à haute résolution pour confirmer que les fractures à la surface de la calotte glaciaire s'ouvrent lorsque le drainage en cascade du lac se produit. "Cet aspect de notre travail est assez préoccupant, " a déclaré Christoffersen. "Nous avons trouvé des preuves claires de ces crevasses à 1, 800 mètres au-dessus du niveau de la mer et jusqu'à 135 kilomètres à l'intérieur des terres de la marge de glace. C'est beaucoup plus à l'intérieur des terres que ce que l'on croyait auparavant possible."

Alors que la perte complète de toute la glace au Groenland reste extrêmement improbable ce siècle, la manière très dynamique dont la calotte glaciaire réagit au changement climatique de la Terre souligne clairement le besoin urgent d'un accord mondial qui réduira les émissions de gaz à effet de serre.