La fonte de la calotte glaciaire du Groenland pourrait générer plus d'élévation du niveau de la mer qu'on ne le pensait auparavant si les émissions de gaz à effet de serre continuent d'augmenter et de réchauffer l'atmosphère à leur rythme actuel, selon une nouvelle étude de modélisation. L'étude, qui a utilisé les données de la campagne aéroportée Operation IceBridge de la NASA, a été publié dans Avancées scientifiques aujourd'hui. Au cours des 200 prochaines années, le modèle de la calotte glaciaire montre que la fonte au rythme actuel pourrait contribuer de 19 à 63 pouces à l'élévation du niveau mondial de la mer, a déclaré l'équipe dirigée par des scientifiques de l'Institut géophysique de l'Université d'Alaska Fairbanks. Ces chiffres sont au moins 80 pour cent plus élevés que les estimations précédentes, qui prévoyait jusqu'à 35 pouces d'élévation du niveau de la mer à partir de la glace du Groenland.

L'équipe a exécuté le modèle 500 fois jusqu'à l'an 3000 pour chacun des trois scénarios climatiques futurs possibles, ajustement des terres clés, la glace, les variables océaniques et atmosphériques pour tester leurs effets sur le taux de fonte des glaces. Les trois scénarios climatiques dépendent de la quantité d'émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère dans les années à venir. Dans le scénario sans réduction des émissions, l'étude a révélé que l'ensemble de la calotte glaciaire du Groenland fondra probablement dans un millénaire, provoquant une élévation du niveau de la mer de 17 à 23 pieds.

Dans le scénario où les émissions se stabilisent d'ici la fin du siècle plutôt que de continuer à augmenter, le modèle montre une perte de glace tombant à 26-57 pour cent de la masse totale d'ici 3000. Limiter considérablement les émissions afin qu'elles commencent à diminuer d'ici la fin du siècle pourrait limiter la perte de glace à 8-25 pour cent. Ce scénario produirait jusqu'à six pieds d'élévation du niveau de la mer au cours du prochain millénaire, selon l'étude.

Le modèle mis à jour représente plus précisément l'écoulement des glaciers de sortie, les masses de glace ressemblant à des rivières qui se connectent à l'océan. Les glaciers de sortie jouent un rôle clé dans la fonte des calottes glaciaires, mais les modèles précédents manquaient de données pour représenter adéquatement leurs schémas d'écoulement complexes. L'étude a révélé que la fonte des glaciers de sortie pourrait représenter jusqu'à 40 pour cent de la masse de glace perdue au Groenland au cours des 200 prochaines années.

En incorporant les données d'épaisseur de glace d'IceBridge et en identifiant les sources d'incertitude statistique dans le modèle, l'étude crée une image plus précise de la façon dont les émissions de gaz à effet de serre d'origine humaine et le réchauffement climatique pourraient affecter le Groenland à l'avenir.

Une image plus claire

La capture du flux et de la vitesse changeants de la fonte des glaciers de sortie rend le modèle de calotte glaciaire mis à jour plus précis que les modèles précédents, selon les auteurs. Comme les eaux océaniques se sont réchauffées au cours des 20 dernières années, ils ont fait fondre la glace flottante qui protégeait les glaciers de sortie de la hausse des températures. Par conséquent, les glaciers de sortie s'écoulent plus vite, fondre et maigrir, avec la surface abaissée de la calotte glaciaire exposant la nouvelle glace à l'air chaud et fondant également.

« Une fois que nous avons eu accès aux observations satellitaires, nous avons pu capturer la vitesse de surface de toute la calotte glaciaire du Groenland et voir comment cette glace s'écoule. Nous avons reconnu que certains glaciers de sortie s'écoulent très rapidement - des ordres de grandeur plus rapides que l'intérieur de la calotte glaciaire, " a déclaré l'auteur principal Andy Aschwanden, professeur agrégé de recherche à l'Institut géophysique de l'Université d'Alaska Fairbanks.

Les mesures détaillées de l'épaisseur de la glace d'IceBridge ont aidé l'équipe à être la première à modéliser ces zones où les glaciers de sortie sont affectés par des eaux océaniques plus chaudes, ainsi que pour modéliser davantage de rétroactions et de processus complexes influençant la perte de glace qu'auparavant. Ils ont examiné l'importance de facteurs comme la fonte sous-marine, de gros morceaux de glace se détachent des glaciers, l'évolution des taux de chute de neige et la hausse des températures de l'air. Ils ont également examiné les facteurs qui pourraient ralentir la perte de glace, comme le mouvement de la surface de la Terre "rebondissant" du poids de la glace qui n'est plus là.

"À la fin de la journée, les glaciers descendent, " dit Aschwanden. " C'est très simplifié, mais si vous ne savez pas où est la descente, le modèle ne peut jamais faire un bon travail. Donc, le facteur le plus important pour comprendre l'écoulement de la glace est de savoir quelle est l'épaisseur de la glace."

Chacun des trois scénarios d'émissions utilisés dans l'étude a produit différents schémas de retrait des glaces à travers le Groenland. Le scénario le moins sévère montrait un recul des glaces à l'ouest et au nord, tandis que le scénario modéré montrait un recul des glaces autour de l'île, sauf dans les zones les plus élevées. Le scénario le plus grave, où les émissions continuent d'augmenter à leur rythme actuel, a montré que plus de la moitié des pistes du modèle perdaient plus de 99% de la calotte glaciaire en 3000.

À son point le plus épais, la calotte glaciaire du Groenland en compte actuellement plus de 10, 000 pieds au-dessus du niveau de la mer. Il s'élève suffisamment haut dans l'atmosphère pour modifier le temps qui l'entoure, comme le font les montagnes. Aujourd'hui, ce régime météorologique génère presque suffisamment de chutes de neige pour compenser la quantité de glace fondant naturellement chaque année. À l'avenir, cependant, la fonte et l'écoulement amincissent l'intérieur, l'abaisser dans une couche de l'atmosphère qui ne dispose pas des conditions nécessaires à une reconstitution suffisante des chutes de neige.

« Dans le climat plus chaud, les glaciers ont perdu les régions où il tombe plus de neige qu'il n'en fond en été, c'est là que la nouvelle glace se forme, " a déclaré Mark Fahnestock, professeur-chercheur à l'Institut de géophysique et deuxième auteur de l'étude. "Ce sont comme des morceaux de glace dans une glacière ouverte qui fondent, et personne ne met plus de glace dans la glacière."

L'équipe a souligné que malgré le besoin de recherches en cours sur la manière exacte dont les glaciers vont se déplacer et fondre en réponse au réchauffement des températures, toutes les simulations montrent que les prochaines décennies seront déterminantes pour l'évolution future de la calotte glaciaire.

"Si nous continuons comme d'habitude, Le Groenland va fondre, " a déclaré Aschwanden. " Ce que nous faisons en ce moment en termes d'émissions, dans un avenir très proche, aura un impact important à long terme sur la calotte glaciaire du Groenland, et par extension, s'il fond, au niveau de la mer et à la société humaine.

Combler le fossé des données

Les modèles ont été exécutés sur des superordinateurs hautes performances du centre de recherche Ames de la NASA et de l'Université d'Alaska Fairbanks (UAF) à l'aide du modèle de feuille de glace parallèle (PISM), un modèle open source développé à l'UAF et au Potsdam Institute for Climate Impact Research. La NASA a également fourni un soutien financier à l'étude. Alors que d'autres modèles de calotte glaciaire pouvaient effectuer les simulations qu'ils ont faites, l'équipe a dit, PISM est unique pour sa haute résolution et son faible coût de calcul.

L'opération IceBridge de la NASA est le plus grand levé aéroporté au monde des terres polaires et des glaces marines. À l'aide d'un ensemble d'avions et d'instruments scientifiques, IceBridge a collecté des données entre la fin du premier Ice, Mission Cloud and Land Elevation Satellite (ICESat) en 2010 et la seconde, ICESat-2, qui a été lancé en 2018. Il a mesuré la hauteur de la glace sous sa trajectoire de vol ainsi que le substrat rocheux sous les calottes glaciaires.

"Les campagnes spatiales et aéroportées de la NASA, comme IceBridge, ont fondamentalement transformé notre capacité à essayer de créer un modèle imitant les changements de la calotte glaciaire, " Fahnestock a déclaré. "La technologie qui permet une meilleure imagerie du lit du glacier est comme une meilleure paire de lunettes nous permettant de voir plus clairement. Seule la NASA avait un avion avec les instruments et la technologie dont nous avions besoin et pouvait aller là où nous devions aller. »

Image de bannière :La calotte glaciaire du Groenland est la deuxième plus grande masse de glace au monde, couvrant environ 650, 000 miles carrés de la surface du Groenland. S'il fond complètement, it could contribute up to 23 feet of sea level rise, according to a new study using data from NASA's Operation IceBridge.