De minuscules vallées près du sommet de la calotte glaciaire de l'Antarctique atteignent des températures de près de -100 degrés Celsius, selon une nouvelle étude publiée cette semaine dans la revue AGU Lettres de recherche géophysique . La découverte pourrait changer la compréhension des scientifiques sur la façon dont les basses températures peuvent atteindre la surface de la Terre, et comment ça se passe, selon les chercheurs.

Après avoir passé au crible les données de plusieurs satellites d'observation de la Terre, les scientifiques ont annoncé en 2013 qu'ils avaient trouvé des températures de surface de -93 degrés Celsius (-135 degrés Fahrenheit) à plusieurs endroits sur le plateau de l'Antarctique oriental, un haut plateau enneigé du centre de l'Antarctique qui englobe le pôle Sud. Cette étude préliminaire a été révisée avec de nouvelles données montrant que les sites les plus froids atteignent en réalité -98 degrés Celsius (-144 degrés Fahrenheit). Les températures sont observées pendant la nuit polaire sud, principalement en juillet et août.

Lorsque les chercheurs ont annoncé pour la première fois qu'ils avaient trouvé les températures les plus froides sur Terre il y a cinq ans, ils ont déterminé qu'un ciel clair persistant et des vents légers sont nécessaires pour que les températures baissent aussi bas. Mais la nouvelle étude ajoute une tournure à l'histoire :non seulement un ciel clair est nécessaire, mais l'air doit aussi être extrêmement sec, parce que la vapeur d'eau bloque la perte de chaleur de la surface de la neige.

Les chercheurs ont observé les températures ultra-basses dans les petits creux ou les creux peu profonds de la calotte glaciaire antarctique où le froid, dense, flaques d'air descendantes au-dessus de la surface et peuvent rester plusieurs jours. Cela permet à la surface, et l'air au-dessus, refroidir encore plus, jusqu'au clair, calmer, et les conditions sèches s'effondrent et l'air se mélange à de l'air plus chaud plus haut dans l'atmosphère.

"Dans cette zone, nous voyons des périodes d'air incroyablement sec, et cela permet à la chaleur de la surface de la neige de rayonner plus facilement dans l'espace, " dit Ted Scambos, chercheur principal au National Snow and Ice Data Center de l'Université du Colorado à Boulder et auteur principal de l'étude.

Le record de -98 degrés Celsius est à peu près aussi froid qu'il est possible d'obtenir à la surface de la Terre, selon les chercheurs. Pour que la température baisse aussi bas, les ciels clairs et l'air sec doivent persister pendant plusieurs jours. Les températures pourraient baisser un peu si les conditions duraient plusieurs semaines, mais c'est extrêmement improbable, dit Scambos.

Trouver l'endroit le plus froid

La haute altitude du plateau de l'Antarctique oriental et sa proximité avec le pôle Sud lui confèrent le climat le plus froid de toutes les régions de la Terre. La température de l'air la plus basse jamais mesurée par une station météo, -89 degrés Celsius (-128 degrés Fahrenheit), y a été enregistré à la station russe Vostok en juillet 1983.

Mais les stations météorologiques ne peuvent pas mesurer les températures partout. Ainsi en 2013, Scambos et ses collègues ont décidé d'analyser les données de plusieurs satellites d'observation de la Terre pour voir s'ils pouvaient trouver des températures sur le plateau encore plus basses que celles enregistrées à Vostok.

Dans la nouvelle étude, ils ont analysé les données satellitaires collectées pendant l'hiver de l'hémisphère sud entre 2004 et 2016. Ils ont utilisé les données de l'instrument MODIS à bord des satellites Terra et Aqua de la NASA ainsi que les données des instruments des satellites environnementaux opérationnels polaires de la NOAA.

Les chercheurs ont observé que les températures de surface de la neige descendaient régulièrement en dessous de -90 degrés Celsius (-130 degrés Fahrenheit) presque chaque hiver dans une vaste région du plateau, plus de 3, 500 mètres (11, 000 pieds) au-dessus du niveau de la mer. Dans cette vaste région, ils ont découvert que des dizaines de sites avaient des températures beaucoup plus froides. Près de 100 emplacements ont atteint des températures de surface de -98 degrés Celsius.

L'atmosphère dans cette région peut parfois avoir moins de 0,2 mm d'eau précipitable totale au-dessus de la surface. Mais même quand il fait si sec et froid, l'air emprisonne une partie de la chaleur et la renvoie à la surface. Cela signifie que les vitesses de refroidissement sont très lentes à mesure que les températures de surface approchent des valeurs record. Les conditions ne persistent pas assez longtemps - cela pourrait prendre des semaines - pour que les températures descendent en dessous des records observés. Cependant, la température mesurée par les satellites est la température de la surface de la neige, pas l'air au-dessus. L'étude a donc également estimé les températures de l'air en utilisant des stations météorologiques automatiques à proximité et les données satellitaires.

De façon intéressante, même si les sites les plus froids s'étalaient sur des centaines de kilomètres, les températures les plus basses étaient presque toutes les mêmes. Cela les a amenés à se demander :y a-t-il une limite au froid qu'il peut faire sur le plateau ?

Est-ce qu'il fait vraiment froid ?

En utilisant la différence entre les mesures satellitaires des températures de neige de surface les plus basses à Vostok et trois stations automatisées, et les températures de l'air au même endroit et au même moment, les chercheurs ont déduit que les températures de l'air sur les sites les plus froids (où aucune station n'existe) sont probablement d'environ -94 degrés Celsius, ou environ -137 degrés Fahrenheit.

L'équipe de recherche a également développé un ensemble d'instruments conçus pour survivre et fonctionner dans les endroits les plus froids pendant l'hiver et mesurer à la fois la température de la neige et de l'air. Ils prévoient de déployer les instruments dans un an ou deux, pendant l'été antarctique lorsque les températures sont relativement douces de -30 degrés Celsius (-22 degrés Fahrenheit).