La calotte glaciaire de l'Antarctique contient suffisamment de glace pour élever le niveau mondial de la mer d'environ 180 pieds si tout fondait. Mais dramatique, des changements accrocheurs aux plates-formes de glace flottantes de l'Antarctique, comme le vêlage des icebergs, sont souvent mis en évidence dans les nouvelles sans un sens du contexte à long terme ou un lien clair avec ce qui cause les changements.

L'Antarctique perd de la glace terrestre à un rythme accéléré, et les observations actuelles suggèrent qu'il deviendra le plus grand contributeur à l'élévation du niveau de la mer d'ici le milieu de ce siècle. Comprendre les variations de hauteur des plates-formes glaciaires de l'Antarctique - les bords flottants de la calotte glaciaire du continent - peut nous dire comment et pourquoi l'Antarctique change, et ce que cela pourrait signifier pour le niveau futur de la mer.

Nous étudions les changements dans les plates-formes glaciaires de l'Antarctique, avec notre collègue Laurie Padman de Earth &Space Research, un institut à but non lucratif à Seattle. Un de nous, Hélène Amanda Fricker, a contribué à deux articles dans un numéro spécial de la revue Nature qui rassemble la compréhension actuelle de l'état de l'Antarctique. Voici ce que nous voyons se produire.

Les plates-formes de glace retiennent la glace au sol

Les plates-formes de glace de l'Antarctique fournissent un support mécanique pour retenir le flux de glace du continent vers l'océan, régulariser le rythme de la perte de masse de l'énorme calotte glaciaire. Les scientifiques appellent ce processus « renforcement, " puisqu'il fonctionne de la même manière qu'un contrefort architectural empêche un bâtiment de s'effondrer.

La réduction de la masse d'une banquise ne contribue pas directement à l'élévation du niveau de la mer, puisque cette glace flotte déjà sur l'océan, mais il favorise une décharge plus rapide de la glace au sol, qui élève le niveau de la mer. Pour comprendre comment varie la perte de masse en Antarctique, nous devons comprendre comment les plates-formes de glace grandissent et rétrécissent.

Les plates-formes de glace gagnent de la masse principalement grâce à la glace provenant du continent et aux chutes de neige locales sur leurs surfaces. Ils perdent de la masse principalement par fonte au bord de l'océan et par vêlage des icebergs.

L'Antarctique compte plus de 300 banquises, et le changement net de leur masse est un équilibre délicat entre les gains et les pertes. Déterminer cet équilibre nécessite de comprendre comment la glace, océan, et l'atmosphère interagissent pour entraîner des changements autour de l'Antarctique. Le changement climatique modifiera l'équilibre global entre les gains et les pertes, et déterminera l'avenir de la perte de glace en Antarctique.

Le rôle essentiel des satellites

Les petites plates-formes de glace de l'Antarctique sont à peu près la superficie de petites villes, et son plus grand est la taille de l'Espagne. La superficie totale de la banquise est d'environ 1,5 million de kilomètres carrés (580, 000 milles carrés), à peu près aussi grand que la Mongolie. Le seul moyen viable de surveiller régulièrement les changements de leur masse est d'utiliser des satellites.

Depuis le lancement de Landsat 1 en 1972, les données satellitaires nous ont beaucoup appris sur la calotte glaciaire, y compris sa structure à grande échelle, propriétés de surface et débits. Une synthèse récente a combiné 150 estimations indépendantes de la perte de masse de la calotte glaciaire à partir de données satellitaires et de modèles atmosphériques pour montrer que la calotte glaciaire perd plus de masse au profit de l'océan d'année en année. Les changements les plus importants se sont produits dans des endroits où les plates-formes de glace se sont amincies ou se sont effondrées.

Les missions d'un seul satellite ne durent généralement que cinq à dix ans, mais nous pouvons assembler les données de missions consécutives pour augmenter la longueur de l'enregistrement. Cela nous aide à séparer les tendances à long terme de la variabilité naturelle du climat et à démêler les processus qui entraînent des changements autour des marges de l'Antarctique.

L'Agence spatiale européenne (ESA) a lancé quatre satellites d'observation des glaces depuis 1992, emportant des altimètres radar pour déterminer avec précision la distance entre le satellite et la surface de la Terre en dessous. Ces données ont maintenant fourni une série chronologique continue des variations de la hauteur de la surface de la banquise depuis le début des années 1990. En combinant les augmentations et les diminutions mesurées de la hauteur de surface avec la dernière génération de modèles climatiques pour déduire comment l'atmosphère a changé, nous pouvons estimer la quantité de masse qu'une banquise peut perdre au profit de l'océan.

El Niño et La Niña affectent les banquises

Le secteur de l'océan Pacifique de la calotte glaciaire de l'Antarctique connaît une perte de masse exceptionnellement élevée. Ce secteur contient l'évolution rapide du glacier Thwaites, qui fait l'objet d'une nouvelle initiative de recherche majeure entre la National Science Foundation des États-Unis et le National Environmental Research Council du Royaume-Uni.

L'enregistrement altimétrique de 23 ans a révélé une perte de masse à long terme dans les plates-formes glaciaires du secteur Pacifique. Une analyse plus poussée de ces données a montré qu'en plus, El Niño/oscillation australe (ENSO) - une variation périodique des températures de surface de la mer et de la pression au-dessus de l'océan Pacifique tropical oriental - a provoqué des fluctuations supplémentaires de changement de hauteur.

Les événements El Niño forts, qui apportent généralement des eaux océaniques plus chaudes et augmentent les précipitations, augmenter les chutes de neige sur ces plates-formes de glace. Mais ils augmentent également la fonte des océans, enlever la glace de la base de la plate-forme de glace. Puisque la neige est moins dense que la glace solide, la masse perdue par la fonte dépasse celle ajoutée par les chutes de neige. Le résultat est que la masse totale de la banquise, et donc sa capacité de renforcement, diminue en fait pendant les événements El Niño même si la hauteur de la banquise peut augmenter.

L'inverse se produit pendant La Niñas, le compteur d'El Niño, où les eaux océaniques tropicales se refroidissent. Les scientifiques s'attendent à ce que les précipitations totales et la fréquence des événements ENSO extrêmes augmentent à mesure que l'atmosphère terrestre se réchauffe, ce qui implique que les fluctuations annuelles de l'épaisseur et de la masse de la banquise augmenteront également.

Les conditions atmosphériques affectent la péninsule Antarctique

Une région plus au nord de l'Antarctique, la péninsule Antarctique, a connu des changements surprenants au cours des trois dernières décennies. Ici, plusieurs plates-formes de glace se sont effondrées de manière catastrophique en raison du réchauffement de l'atmosphère. Les scientifiques voient cela comme un canari dans la mine de charbon :des événements de réchauffement similaires pourraient entraîner l'effondrement de plates-formes de glace plus au sud, qui peut jouer un rôle plus important dans l'élévation future du niveau de la mer.

Une large couverture médiatique du vêlage en 2017 d'un iceberg de la taille du Delaware sur la plate-forme de glace Larsen C a aggravé ces inquiétudes. Cependant, dans une étude récente, nous avons montré que la hauteur des plaques de glace restantes de la péninsule Antarctique dans la région a augmenté depuis 2009. En utilisant des modèles atmosphériques étayés par des observations sur le terrain, nous avons relié cette récupération de hauteur à un refroidissement régional qui a persisté pendant plusieurs années et a réduit la fonte de surface estivale. Le grand vêlage était probablement un processus normal de perte de masse, similaire à un événement plus important en 1986. Il n'y a jusqu'à présent aucune indication claire que Larsen C est sur le point de s'effondrer.

Le rôle de l'atmosphère n'est qu'une partie de cette histoire. Après avoir éliminé l'effet des températures de l'air plus élevées, nous avons constaté que l'océan continuait à faire fondre les bases des plateaux de glace à un rythme qui faisait pencher la balance vers une perte de masse nette. En réalité, nous avons constaté que l'atmosphère a récemment joué un rôle stabilisateur tandis que l'océan exerce une influence déstabilisante continue, en soulignant l'interaction complexe entre l'atmosphère, glace et océan autour de l'Antarctique.

De nouveaux satellites fourniront plus d'informations

Avec les données existantes, les scientifiques peuvent commencer à décoder les subtilités de l'évolution de la banquise pour améliorer notre compréhension de ce qui influence les changements de masse et la stabilité de la banquise.

Les satellites ont montré que les plates-formes glaciaires se rétrécissent globalement en raison de la fonte accrue induite par les océans. En plus de la tendance générale, des signaux correspondant aux processus atmosphériques et océaniques deviennent apparents, telles que les influences des cycles El Niño et La Niña dans les tropiques et les changements atmosphériques locaux.

Alors que le record satellitaire s'allonge avec le lancement de nouveaux satellites en orbite polaire comme ICESat-2 de la NASA en septembre 2018 et NISAR en 2020, les scientifiques espèrent atteindre le point où nous pourrons inclure en toute confiance ces processus dans les modèles de réponse de la calotte glaciaire aux changements climatiques, ce qui améliorera les projections de l'élévation future du niveau de la mer.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.