Les rapports sur la fonte rapide de la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental font souvent référence à ce que la fonte pourrait ajouter au niveau mondial de la mer, comme si l'eau de fonte soulevait l'océan de manière uniforme, comme un évier qui se remplit. La réalité est bien différente. L'eau de l'Antarctique occidental finira par faire monter le niveau de la mer davantage à Los Angeles et à Miami qu'à Rio de Janeiro, par exemple, même si le Brésil est à des milliers de kilomètres plus près de l'Antarctique que les États-Unis.

Comment savons nous? Les scientifiques ont d'abord observé ce modèle océanique à l'aide des données de la mission satellite Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) de la NASA, qui a pris fin en octobre dernier après 15 ans de fonctionnement. Lorsque la mission GRACE Follow-On (GRACE-FO) de la NASA/Centre de recherche allemand pour les géosciences sera lancée depuis la base aérienne de Vandenberg en Californie centrale le mois prochain, il se chargera de surveiller la fonte des glaces polaires. Cela donnera aux scientifiques une nouvelle opportunité de comprendre certains des nombreux processus qui conduisent à différents taux d'élévation du niveau de la mer sur différentes côtes. Étant donné que le ruissellement provenant de la fonte des calottes glaciaires et des glaciers représente actuellement environ les deux tiers de l'élévation du niveau mondial de la mer, comprendre ces processus liés à la fonte est un élément essentiel pour comprendre le changement du niveau de la mer à l'échelle régionale.

L'attraction gravitationnelle d'une calotte glaciaire attire l'eau de mer des océans voisins et la fait s'accumuler le long des côtes. Lorsque la calotte glaciaire fond et perd de la masse, l'attraction gravitationnelle est réduite, faisant baisser le niveau de la mer à proximité. À la fois, l'eau de fonte supplémentaire dans l'océan provoque une élévation du niveau de la mer, mais elle s'élève plus loin de la source de fonte. La baisse du niveau de la mer près de la calotte glaciaire et la hausse du niveau de la mer plus loin sont reliées comme les extrémités montantes et descendantes d'une balançoire à bascule. Étant donné que chaque calotte glaciaire et glacier a un emplacement et une taille uniques, chacun crée un motif de bascule différent, aussi individuel qu'une empreinte digitale.

Les scientifiques avaient émis l'hypothèse que ces modèles d'empreintes digitales existaient, mais ils ne les ont détectés que par observation pour la première fois en septembre 2017 à l'aide des données GRACE.

Les empreintes digitales du Groenland et de l'Antarctique traversent l'équateur, de sorte que les masses continentales des basses et moyennes latitudes sont affectées par la fonte des deux régions. Ces côtes peuvent être plus fortement affectées par la perte de glace dans l'hémisphère opposé. La ville de New York, par exemple, connaît un peu plus d'élévation du niveau de la mer due à la fonte des glaces en Antarctique qu'au Groenland. Ou pour un exemple extrême, On estime actuellement que la perte de glace au Groenland contribue 12 fois plus à l'élévation du niveau de la mer au Cap, Afrique du Sud, qu'à la montée des mers à Londres, même si Londres a 8 ans, 000 milles plus près du Groenland.

Comment fonctionne GRACE-FO

GRACE-FO, comme GRÂCE, est conçu pour mesurer les changements mensuels de l'attraction gravitationnelle résultant des changements de masse sur Terre sous les satellites en orbite. Plus de 99% de l'attraction gravitationnelle moyenne de la Terre ne change pas d'un mois à l'autre, parce qu'il est dû à la Terre solide elle-même, sa surface et son intérieur. L'eau, cependant, se déplace continuellement presque partout :la pluie tombe, les courants océaniques coulent, la glace fond et ainsi de suite. Alors que les satellites jumeaux GRACE-FO orbitent autour de la Terre, l'un suivant de près l'autre, ces masses en mouvement modifient l'attraction gravitationnelle sous les deux satellites, en changeant très légèrement la distance entre eux. L'enregistrement de ces changements est analysé pour créer des cartes mensuelles des variations et de la redistribution de la masse terrestre près de la surface.

Empreintes sous la surface de la Terre

Un autre effet de la masse changeante de la fonte des glaces implique non seulement la perte récente de glace, mais la fonte à l'échelle continentale qui s'est terminée vers 6, il y a 000 ans. Cet événement ancien a encore des répercussions sur le niveau de la mer sur les côtes d'aujourd'hui.

Frank Webb du Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie, le scientifique du projet GRACE-FO, utilisé l'analogie de la mousse à mémoire pour décrire cet effet. "Quand tu t'allonges sur un lit en mousse à mémoire de forme, tu t'enfonces dedans. Quand tu te lèves, ça rebondit, lentement. Il peut y avoir un léger renflement autour de l'endroit où vous étiez allongé. » De la même manière, une calotte glaciaire appuie sur la couche visqueuse du manteau terrestre, environ 50 milles sous la surface. Au fil des millénaires, la glace épaisse pousse la couche de surface vers le bas dans le manteau, et le matériau du manteau déborde ailleurs. Quand une calotte glaciaire fond, le manteau reflue en sens inverse, dans un processus qui se déroule pendant des millénaires après la disparition de la glace.

La plaque tectonique nord-américaine se remet toujours de la perte de masse à la fin de la dernière période glaciaire. À ce moment-là, le Canada et le Groenland d'aujourd'hui étaient ensevelis sous une glace épaisse tandis que la majeure partie de ce qui est maintenant les États-Unis est restée libre de glace. Le manteau s'est échappé du Canada et s'est gonflé sous les États-Unis. Aujourd'hui, lorsque le flux se déplace dans la direction opposée, le côté américain de la plaque nord-américaine s'enfonce très lentement, et le Canada est en hausse.

Même s'il n'y avait pas d'autres changements dans les océans d'aujourd'hui, ces mouvements de haut en bas de la Terre solide entraîneraient une modification du niveau de la mer sur la côte est des États-Unis d'aujourd'hui. Tel quel, ils ajoutent ou neutralisent d'autres influences sur le niveau de la mer.

La ligne de fond

Depuis le lancement de la mission GRACE initiale en 2002, ses mesures ont montré que le Groenland perd environ 280 gigatonnes de glace par an en moyenne, et les pertes en Antarctique sont à un rythme de près de 120 gigatonnes par an. (Une gigatonne d'eau en remplirait environ 400, 000 piscines de taille olympique.) Les données ont également montré que le taux de perte s'est accéléré de 2003 à 2013 d'environ 25 gigatonnes par an chaque année au Groenland, et 11 gigatonnes par an chaque année en Antarctique. Bien que des incertitudes considérables demeurent, les mesures de GRACE au cours des 15 dernières années laissent les scientifiques et les planificateurs préoccupés par le fait que l'élévation du niveau de la mer sera mesurée en pieds plutôt qu'en pouces d'ici la fin du siècle.

Combiné, ces autres effets des changements gravitationnels comme la fonte des glaces au Groenland et en Antarctique peuvent ajouter ou soustraire 25 à 50 pour cent d'un changement régional du niveau de la mer causé par la fonte des glaces seule.

Des questions subsistent sur tous ces processus. Par exemple, quelle variation naturelle y a-t-il dans le taux de perte de glace que nous observons actuellement ? Comment la perte de glace dans certaines régions interagit-elle avec les modèles climatiques naturels comme El Niño ? Alors que 15 ans de haute qualité, les données mondiales et presque ininterrompues de GRACE ont déjà produit une pléthore de découvertes, l'enregistrement de données plus long de GRACE-FO est essentiel pour démêler le signal de l'évolution climatique à long terme des effets à plus court terme de ces modèles climatiques récurrents.