Himalaya. Karakoram. Hindou Kush. Les noms des hautes montagnes d'Asie évoquent l'aventure pour ceux qui vivent loin, mais pour plus d'un milliard de personnes, ce sont les noms de leur source d'eau la plus fiable.

La neige et les glaciers de ces montagnes contiennent le plus grand volume d'eau douce en dehors des calottes glaciaires polaires de la Terre, conduisant les hydrologues à surnommer cette région le troisième pôle. Un septième de la population mondiale dépend des rivières qui coulent de ces montagnes pour boire et irriguer les cultures.

Changements rapides du climat de la région, cependant, affectent la fonte des glaciers et la fonte des neiges. Les habitants de la région modifient déjà leurs pratiques d'utilisation des terres en réponse à l'évolution de l'approvisionnement en eau, et l'écologie de la région se transforme. Les changements futurs sont susceptibles d'influencer la sécurité alimentaire et hydrique en Inde, Pakistan, Chine et autres nations.

La NASA surveille depuis l'espace des changements comme ceux-ci dans le monde pour mieux comprendre l'avenir du cycle de l'eau de notre planète. Dans cette région où il y a des défis extrêmes à collecter des observations sur le terrain, Le satellite de la NASA et d'autres ressources peuvent produire des avantages substantiels pour la science du climat et les décideurs locaux chargés de gérer une ressource déjà rare.

L'enquête la plus complète jamais réalisée sur la neige, la glace et l'eau dans ces montagnes et leur évolution est maintenant en cours. L'équipe d'Asie de haute montagne de la NASA (HiMAT), dirigé par Anthony Arendt de l'Université de Washington à Seattle, est dans sa troisième année. Le projet consiste en 13 groupes de recherche coordonnés qui étudient trois décennies de données sur cette région dans trois grands domaines :météorologie et climat; glace et neige; et les dangers et impacts en aval.

Ces trois domaines évoluent, à commencer par le climat. Le réchauffement de l'air et les altérations des modèles de mousson affectent le cycle régional de l'eau - combien de neige et de pluie tombent, et comment et quand le manteau neigeux et les glaciers fondent. Les changements dans le cycle de l'eau augmentent ou diminuent le risque d'aléas locaux tels que les glissements de terrain et les inondations, et ont de larges impacts sur l'allocation de l'eau et les cultures qui peuvent être cultivées.

Rendre possible la science impossible

Pendant la plus grande partie de l'histoire de l'humanité, une étude scientifique détaillée de ces montagnes était impossible. Les montagnes sont trop hautes et escarpées, et le temps trop dangereux. L'ère des satellites nous a donné la première opportunité d'observer et de mesurer la couverture de neige et de glace en toute sécurité dans des endroits où aucun humain n'a jamais mis les pieds.

« La croissance explosive de la technologie satellitaire a été incroyable pour cette région, " a déclaré Jeffrey Kargel, un scientifique principal au Planetary Science Institute à Tucson, Arizona, et chef d'une équipe HiMAT étudiant les lacs glaciaires. « Nous pouvons faire des choses maintenant que nous ne pouvions pas faire il y a dix ans – et il y a dix ans, nous avons fait des choses que nous ne pouvions pas faire avant. » Kargel a également crédité les progrès de la technologie informatique qui ont permis à beaucoup plus de chercheurs d'entreprendre de grands efforts de traitement des données, qui sont nécessaires pour améliorer les prévisions météorologiques sur une topographie aussi complexe.

L'équipe HiMAT d'Arendt est chargée d'intégrer les nombreux, divers types d'observations satellitaires et modèles numériques existants pour créer une estimation faisant autorité du bilan hydrique de cette région et un ensemble de produits que les décideurs politiques locaux peuvent utiliser pour planifier un approvisionnement en eau changeant. Un certain nombre d'ensembles de données des équipes HiMAT ont déjà été téléchargés vers le centre d'archives actives distribuées de la NASA au centre national de données sur la neige et la glace. Collectivement, la suite de nouveaux produits s'appelle la boîte à outils Glacier and Snow Melt (GMELT).

Dangers des barrages de débris et autres impacts

Il est urgent de remplir la boîte à outils, parce que les changements dans les modèles de fonte semblent augmenter les risques de la région - dont certains ne se trouvent que dans ce type de terrain, tels que les "ruptures" des barrages de débris sur les lacs glaciaires et les glaciers en crue bloquant l'accès aux villages de montagne et aux pâturages. Au cours des dernières décennies, des villes et des infrastructures telles que des routes et des ponts ont été anéanties par ces événements.

L'équipe de Kargel étudie les inondations catastrophiques des lacs glaciaires. Ces lacs commencent comme des bassins de fonte à la surface des glaciers, mais dans les bonnes conditions, ils peuvent continuer à fondre jusqu'au niveau du sol, s'accumulant derrière un tas précaire de glace et de débris qui était à l'origine l'extrémité avant du glacier. Un tremblement de terre, des chutes de pierres ou simplement le poids croissant de l'eau peuvent rompre le barrage de débris et créer une crue éclair.

Des lacs comme celui-ci étaient presque inconnus il y a 50 ou 60 ans, mais comme la plupart des glaciers asiatiques de haute montagne rétrécissent et reculent, les lacs glaciaires ont proliféré et se sont agrandis. Le plus grand que Kargel ait mesuré, Lower Barun au Népal, est de 673 pieds (205 mètres) de profondeur avec un volume de près de 30 milliards de gallons (112 millions de mètres cubes), ou environ 45, 000 piscines olympiques pleines. L'équipe HiMAT a cartographié tous les lacs glaciaires de plus de 1, 100 pieds (330 mètres) de diamètre pour trois périodes différentes - vers 1985, 2001 et 2015—pour étudier l'évolution des lacs.

À mesure que la taille et le nombre de lacs glaciaires augmentent, il en va de même de la menace qu'ils représentent pour la population et les infrastructures locales. Dalia Kirschbaum du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, dirige un groupe qui utilise des données satellitaires pour prédire quelles zones sont les plus sensibles aux glissements de terrain en Asie de haute montagne, qui peut alors informer le placement de nouvelles infrastructures de la région.

Neige plus sombre, Fonte des neiges plus rapide

Un facteur critique dans les taux futurs de fonte de la neige et de la glace est le rôle de la poussière, suie et pollution qui se déposent sur les surfaces gelées. La neige blanche immaculée réfléchit plus de 90 % du rayonnement solaire entrant dans l'atmosphère. Mais lorsque la neige est recouverte de particules de suie ou de poussière de couleur plus foncée, ce revêtement absorbe plus de chaleur et la neige fond plus rapidement. Des recherches ont montré que la fin du petit âge glaciaire en Europe était la couche de suie déposée sur les Alpes par la révolution industrielle. En Asie, les 35 dernières années ont vu une augmentation significative de la quantité de suie qui se dépose sur la neige des montagnes. La question de savoir si ces chaînes asiatiques réagiront de la même manière que les Alpes il y a des siècles est une question importante.

Plusieurs équipes HiMAT se sont penchées sur cette question. Si-Chee Tsay de la NASA Goddard utilise des données satellitaires pour mieux comprendre les propriétés de la neige, la glace, et des particules de poussière et de suie dans cette région. Son groupe travaille également en collaboration avec des chercheurs régionaux au Népal pour installer des capteurs au niveau du sol sur les glaciers situés sur le mont Everest, Annapurna et Dhaulagiri, entre autres sites. Ces capteurs permettront aux chercheurs de vérifier l'exactitude des lectures satellitaires obtenues sur les mêmes sites.

Tom Painter de l'Université de Californie, Los Angeles, dirige une équipe utilisant les données satellitaires du spectroradiomètre imageur à résolution modérée (MODIS) de la NASA et de la suite NOAA/NASA Visible Infrared Imaging Radiometer (VIIRS) dans le modèle communautaire de recherche et de prévision météorologiques pour quantifier les variations passées et futures possibles de la couverture neigeuse et d'autres facteurs à mesure que la suie et la poussière changent. Une autre équipe, dirigé par Sarah Kapnick de la NOAA, tient compte de la poussière et de la suie dans les modèles climatiques mondiaux, pour améliorer la compréhension des changements régionaux historiques et futurs prévus.

Les plus hautes montagnes du monde constituent des défis uniques en matière de prévisions météorologiques. Une équipe dirigée par Summer Rupper de l'Université de l'Utah à Salt Lake City a relevé l'un de ces défis en développant un modèle qui différencie la glace et la neige qui se sont déposées sur la région pendant la mousson et celles qui sont venues des tempêtes hivernales, afin que les scientifiques puissent étudier où et quand la neige est susceptible de tomber tout au long de l'année.

Premières conclusions

Dans la dernière année de l'enquête HiMAT, Arendt a dit, la recherche se rassemble et les articles scientifiques des équipes sont en voie de publication. L'une des conclusions les plus alarmantes est que les glaciers seront de 35 à 75 % plus petits en volume d'ici 2100 en raison de la fonte rapide. Un article publié le 19 juin dans Avancées scientifiques par les membres de l'équipe HiMAT étaye cette conclusion par une analyse de 40 ans de données satellitaires sur les glaciers de la chaîne himalayenne. (Les premières années de données utilisées par les chercheurs pour cette étude proviennent de satellites espions déclassifiés.) Non seulement tous les glaciers de la chaîne himalayenne perdent de la glace, le taux moyen de perte de glace a doublé entre les 25 premières années de données satellitaires, 1975-2000, et les 16 dernières années, 2000-2016.

Que la pluie et les chutes de neige changeront également, et si les changements aggraveraient ou atténueraient les effets de la perte de glace, ne sont pas encore clairs. Les précipitations varient déjà considérablement d'une chaîne à l'autre dans cette région, en fonction de la mousson et du débit des tempêtes hivernales dans la région. Par exemple, les précipitations augmentent actuellement dans la chaîne du Karakoram, où les glaciers sont soit stables, soit en progression, mais dans toutes les autres plages de cette région, presque tous les glaciers reculent. Si cette anomalie va continuer, devenir plus fort, ou inverser alors que le climat continue de changer n'est pas encore clair. "La dynamique climatique mondiale dictera où les tempêtes se termineront et comment elles intercepteront les montagnes, " Arendt a déclaré. " Même de petits changements dans le suivi des tempêtes peuvent créer une variabilité significative. "

De tels constats sont la raison pour laquelle les équipes HiMAT sont impatientes de compléter leur boîte à outils GMELT, Arendt a noté. Les nouveaux produits offriront aux décideurs la meilleure compilation de connaissances actuellement disponibles sur l'évolution de l'Asie de haute montagne au cours des dernières décennies, ainsi qu'un nouvel ensemble de ressources pour les aider à planifier la meilleure façon de préparer l'avenir de cette région difficile à prévoir.