La banquise antarctique Larsen B se brise soudainement en 2002 après une vague de chaleur anormale. L'étagère peut avoir formé 10, il y a 000 ans, mais s'est brisé en seulement deux à trois semaines. Après sa disparition, le glacier derrière lui a accéléré son écoulement vers l'océan, faire monter le niveau de la mer plus rapidement qu'il ne l'aurait fait autrement. Crédit :NASA Earth Observatory
Les dangers de la glace ancienne de l'Antarctique laissent présager un avenir de montée rapide des mers, mais une nouvelle étude peut apaiser une crainte tenace :que les étangs d'eau de fonte fracturant la glace en dessous d'eux puissent provoquer des réactions en chaîne prolongées qui effondraient de manière inattendue les plates-formes de glace flottantes. Bien que l'eau de fonte accumulée fracture la glace, les réactions en chaîne qui s'ensuivent semblent à courte portée.
Toujours, des augmentations massives de la fonte en surface dues à un temps exceptionnellement chaud peuvent déclencher des effondrements catastrophiques de la banquise comme celui de la plate-forme emblématique "Larsen B, " qui a volé en éclats en 2002. Maintenant, une étude menée par un chercheur du Georgia Institute of Technology a modélisé les réactions en chaîne de fracture et la quantité d'eau qu'il faudrait pour une répétition de ce rare, effondrement épique.
La désintégration de Larsen B a été précédée d'une vague de chaleur atypique qui l'a criblé d'étangs d'eau de fonte, focaliser l'attention des chercheurs sur la fracturation des étangs, aussi appelé hydrofracturation. Ils ont découvert qu'un étang de fonte hydrofracturant la banquise peut inciter les étangs voisins à faire de même. Des inquiétudes se sont développées quant à d'éventuelles réactions en chaîne étendues, que la nouvelle étude a abordée.
Trop d'eau de fonte
"Les réactions en chaîne ne se propageront pas aussi loin sur la banquise, " a déclaré Alex Robel, professeur adjoint à la School of Earth and Atmospheric Sciences de Georgia Tech. "Normalement, il faudrait de nombreuses années pour que les réactions en chaîne aient un effet sur l'intégrité des plates-formes glaciaires. Mais il y a une mise en garde. Des étangs rapprochés et de plus en plus profonds pourraient détruire l'intégrité de la glace."
"Il y a une limite de vitesse dans l'étude qui montre qu'une banquise ne peut pas s'effondrer ridiculement vite, " a déclaré la co-auteure Alison Banwell, chercheur en glaciologie à l'Université du Colorado Boulder. "Toutefois, s'il devient aussi rapidement recouvert d'étangs d'eau de fonte que Larsen B, il peut s'effondrer de la même manière." Elle a ajouté, "De multiples chaînes d'hydrofracture provenant de différentes zones d'une plate-forme glaciaire pourraient également conduire à une rupture de la plate-forme glaciaire à plus grande échelle."
Les chercheurs ont publié leurs résultats dans la revue Lettres de recherche géophysique le 24 octobre, 2019. La recherche a été financée par la National Science Foundation et le Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences à CU Boulder. Un sans rapport, Une étude récente a signalé un nombre record d'étangs d'eau de fonte en Antarctique.
"Actuellement, il n'y a pas assez d'étangs sur une plate-forme de glace pour une répétition de Larsen B, mais une grande partie de l'eau de fonte pèse sur les plateaux de glace et les endommage, " dit Banwell, qui a aidé à lancer la recherche sur l'hydrofracture sur les plates-formes de glace.
L'investigateur principal de l'étude, Alex Robel, observe des modèles de fractures de glace causées par de l'eau ondulante dans un réservoir d'essai dans son laboratoire du Georgia Institute of Technology. Crédit :Georgia Tech / Allison Carter
Questions et réponses
Les plates-formes de glace brisées elles-mêmes n'ajoutent pas grand-chose au niveau de la mer. Donc, pourquoi s'en soucier ?
Les plateaux de glace flottent dans l'océan, où ils contribuent déjà au niveau de la mer, alors quand ils se brisent ou fondent, ils n'y ajoutent pas grand chose. Mais de nombreuses plates-formes de glace repoussent les glaciers terrestres qui font monter le niveau de la mer lorsqu'ils pénètrent dans l'océan.
Avec l'étagère disparue, la vitesse de l'écoulement glaciaire peut être multipliée par quatre à dix. Les glaciologues n'étaient pas au courant de cela jusqu'à ce que Larsen B, qui avait un kilomètre (0,62 mille) d'épaisseur avec une surface de 3, 250 km2 (1, 250 milles carrés), éclaté en quelques semaines, et l'écoulement glaciaire derrière lui a bondi.
"Notre domaine de recherche pensait que les banquises n'étaient pas trop importantes, puis Larsen B nous a montré que c'était incorrect. Le renforcement par des plates-formes de glace est vraiment ce qui stabilise les glaciers. Peu de problèmes sont plus importants que ceux que cette étude aborde, " a déclaré Brent Minchew, professeur adjoint de géophysique au Massachusetts Institute of Technology.
Minchew n'a pas participé à l'étude, mais a récemment co-publié une autre étude qui s'y rapporte. L'étude du MIT exclut un scénario absolument cauchemardesque de fracture rapide des glaciers due à la disparition des plates-formes glaciaires. Mais lui et les autres chercheurs ont réitéré que l'écoulement glaciaire s'accélère néanmoins de manière frappante lorsque les plates-formes de glace disparaissent.
Aussi, la plupart des plates-formes glaciaires de l'Antarctique se sont probablement formées au cours de la dernière période glaciaire, et cela pourrait prendre une autre ère glaciaire pour les remplacer.
Comment fonctionne l'hydrofracturation, et comment l'étude a-t-elle modélisé ses effets ?
Lorsque les étangs d'eau de fonte au-dessus des fissures dans la glace s'alourdissent, ils peuvent hydrofracturer la glace.
La co-auteure Alison Banwell patauge dans un étang d'eau de fonte en Antarctique. Banwell a contribué à la recherche pionnière sur la dynamique de l'hydrofracturation de la banquise. Crédit :Banwell / document de presse via UC Boulder
"La pression de l'eau se concentre jusqu'à un point appelé pointe de fissure. Elle essaie de pousser la fissure et de la rendre plus profonde, et la glace repousse. Quand l'eau devient assez profonde, il peut l'emporter et propager la fissure au fond de la banquise, ", a déclaré Robel.
L'eau s'écoule dans la fissure, dans l'océan, puis la glace remonte, faire de nouvelles fissures qui peuvent déclencher l'hydrofracture des étangs voisins, trop. L'étude a montré que cela ne concernerait qu'un petit nombre d'étangs.
Idéalement pour Robel, qui explore la dynamique de la glace avec les mathématiques, la physique, et informatique, au fur et à mesure que les banquises se forment, des matrices enrégimentées de bosses de surface y apparaissent, et c'est là que les étangs se rassemblent.
Robel pourrait appliquer une modélisation informatique appelée automates cellulaires - connus des jeux vidéo de type matrice pixélisée - pour modéliser les réactions en chaîne d'hydrofracture. Le modèle produit même des animations que les chercheurs ont nommées "intrigues de démineur" d'après le jeu informatique classique des années 1990.
L'étude signifie-t-elle qu'il y a moins de danger qu'auparavant d'accélération de l'écoulement glaciaire ?
Non, l'étude ajoute simplement à la connaissance scientifique, et en fait, le flux de certains glaciers de l'Antarctique s'est déjà beaucoup accéléré.
"Peut-être que ce mécanisme n'est pas quelque chose dont nous devons nous inquiéter autant. Mais nous ne devrions pas pousser un soupir de soulagement car il existe de nombreuses autres façons d'extraire rapidement beaucoup de glace de l'Antarctique occidental, " dit Minchew.
Le plus grand potentiel de perte de glacier est peut-être l'instabilité où les glaciers reposent sur le sol à côté de l'eau de mer. Une étude Robel publiée en juillet prévoyait que l'instabilité serait extrêmement susceptible d'accélérer l'élévation du niveau de la mer.
Comment cette étude contribue-t-elle à faire avancer la recherche sur les glaciers ?
Cela permet de rechercher plus facilement les signes avant-coureurs de dommages à la banquise.
« Regarder le volume d'eau à la surface de la glace est beaucoup plus facile que de rechercher des ruptures de contrainte dans la glace, " dit Banwell, qui se rendra en Antarctique en novembre pour étudier les étangs de fonte sur la plate-forme de glace George IV.
