Pendant onze ans de 2009 à 2019, les avions de l'opération IceBridge de la NASA ont survolé l'Arctique, Antarctique et Alaska, recueillir des données sur la hauteur, profondeur, épaisseur, écoulement et changement de glace de mer, glaciers et calottes glaciaires.Conçu pour collecter des données au cours des années entre les deux glaces de la NASA, Nuage, et les satellites d'altitude terrestre, ICESat et ICESat-2, IceBridge a effectué son dernier vol polaire en novembre 2019, un an après le lancement réussi d'ICESat-2.

Alors que l'équipe et les avions passent à leurs prochaines missions, les scientifiques et les ingénieurs ont réfléchi sur une décennie de réalisations les plus importantes d'IceBridge.

2009 :lancement et premiers vols d'IceBridge

Le premier Ice de la NASA, Nuage, et la glace surveillée par satellite d'élévation terrestre (ICESat), des nuages, particules atmosphériques et végétation à l'échelle mondiale à partir de 2003. Alors que ICESat approchait de la fin de sa vie, La NASA a prévu de continuer à mesurer l'altitude de la glace avec des avions jusqu'au lancement d'ICESat-2. ICESat a terminé son service en août 2009, et IceBridge a pris en charge les mesures des glaces terrestres et marines pour la prochaine décennie.

Le nombre et les modèles d'avions IceBridge ont changé d'année en année, et ils emportaient plus d'une douzaine d'instruments :des lasers de cartographie d'altitude et des radars à pénétration de glace, aux caméras optiques et infrarouges, aux gravimètres et aux magnétomètres qui révèlent des informations sur le substratum rocheux sous la glace. Au-delà de simplement combler l'écart altimétrique, la suite complète d'instruments de la mission lui a permis de documenter les changements rapides et lents des calottes glaciaires, comprendre les causes géophysiques de ces changements, suivre les fluctuations annuelles de l'épaisseur de la banquise et améliorer les outils de calcul et de modélisation pour la recherche.

Avant IceBridge, La NASA surveillait chaque année les zones vulnérables de la calotte glaciaire du Groenland via l'Arctic Ice Mapping Project (AIM). Mais IceBridge a largement dépassé les campagnes précédentes en taille et en portée, avec des relevés annuels des deux pôles, plus d'instruments et une période plus longue qui lui ont permis de suivre les changements au fil des ans et même au cours des années.

L'une des premières contributions importantes d'IceBridge a été de cartographier des centaines de kilomètres de lignes de mise à la terre en Antarctique et au Groenland. Les lignes de mise à la terre sont l'endroit où le fond d'un glacier perd contact avec le substrat rocheux et commence à flotter sur l'eau de mer. Une ligne de mise à la terre plus haute que la roche sur laquelle repose la glace derrière elle augmente la possibilité d'un futur recul instable.

"Avant IceBridge, nous avions beaucoup de glaciers pour lesquels nous n'avions pas d'informations sur leurs lignes d'échouage, ce qui a rendu difficile leur modélisation et l'élaboration de projections fiables de l'élévation du niveau de la mer, " a déclaré Michael Studinger, chef d'équipe pour l'instrument Airborne Topographic Mapper (ATM) et scientifique du projet IceBridge de 2010 à 2015.

L'équipe a cartographié 200 glaciers le long des zones côtières du Groenland au cours de leur décennie de travail, ainsi que les zones côtières, l'intérieur de la calotte glaciaire du Groenland et les zones hautement prioritaires de l'Antarctique. "Nous avons demandé, "À quoi cela ressemblera-t-il en 2030 ou dans cent ans?", A déclaré Studinger.

2011 :rifts glaciaires de l'Antarctique et vêlages

L'expertise et l'adaptabilité de l'équipe lui ont permis de modifier rapidement les itinéraires de vol au besoin. Au cours de leur enquête antarctique de 2011, Les scientifiques d'IceBridge ont repéré une fissure massive dans le glacier Pine Island, l'un des glaciers les plus changeants du continent. Ils sont revenus plus tard pour l'étudier de plus près, et la fissure a produit un nouveau glacier en octobre. Cette agilité a rendu IceBridge particulièrement polyvalent et réactif aux besoins de la communauté scientifique, permettant plus de science que leurs missions de base.

Pine Island est devenue plus mince et plus instable au cours des dernières décennies, générant désormais de nouveaux icebergs presque chaque année. IceBridge a surveillé l'île Pine et d'autres glaciers de l'Antarctique chaque année, surveiller les fissures qui pourraient conduire à des icebergs et utiliser des radars et des gravimètres pour cartographier des éléments tels que le chenal en eau profonde sous le glacier Pine Island, ce qui peut apporter de l'eau chaude sous sa face inférieure et la faire fondre plus rapidement.

"Nous avons besoin de mesures pour comprendre la glace de l'Antarctique aujourd'hui et de modèles pour comprendre son avenir, qui nous affecte tous en fin de compte via le changement du niveau de la mer, " a déclaré Joe MacGregor, scientifique du projet IceBridge. " Mesurer avec précision quels glaciers antarctiques s'amincissent en ce moment - et observer comment ils évoluent sur plusieurs années - nous aide à améliorer ces modèles. La plupart des changements les plus importants dans la glace antarctique se produisent dans l'Antarctique occidental, et malheureusement, cette glace est très susceptible de continuer à s'amincir dans un avenir prévisible. »

2013 : Regarder sous la glace, aux deux pôles

En 2013, des scientifiques du British Antarctic Survey ont publié une carte mise à jour du substratum rocheux sous la calotte glaciaire de l'Antarctique. Le modèle comprenait l'élévation de la surface, les données d'épaisseur de la glace et de topographie du substratum rocheux d'ICESat, IceBridge et missions de partenaires internationaux.

Comprendre quel type de roche se trouve sous une calotte glaciaire peut fournir des indices importants sur la façon dont la glace au-dessus peut s'écouler et changer, dit Studinger.

"La gravité et les mesures magnétiques vous fournissent des contraintes pour déduire quel type de roche vous avez sous une calotte glaciaire, " a-t-il dit. " Cela compte pour la façon et la vitesse de l'écoulement de la glace. Si vous avez des roches sédimentaires molles, cela et l'eau de fonte peuvent être un lubrifiant pour une calotte glaciaire. Roche cristalline, comme le granit, est plus difficile à transformer en lubrifiant, ce qui rend plus difficile pour une calotte glaciaire de développer un écoulement rapide."

Porté par son propre poids et la dynamique du sol ou de l'eau en dessous, la glace coule vers l'océan, finalement flottant au large et potentiellement se briser en icebergs, comme celles du glacier Pine Island. Mieux les scientifiques comprendront ce flux, mieux ils pourront modéliser comment cela pourrait évoluer à l'avenir. La gamme d'instruments d'IceBridge mesurant le sommet, le milieu et le bas de la calotte glaciaire de l'Antarctique sont particulièrement adaptés à l'étude de ce processus, dit Studinger.

"Avoir toutes ces informations ensemble est incroyablement précieux, et nous répétons les mesures année après année pour voir comment les choses changent au fil du temps, " Il a dit. " C'est un énorme atout de données et quelque chose que nous ne pouvons pas faire depuis l'espace. "

Parfois, mesurer le substratum rocheux invisible permet non seulement d'expliquer les processus connus, mais donne aussi de nouvelles surprises. Des chercheurs de l'Université de Bristol ont utilisé des décennies de données radar aéroportées, une grande partie d'IceBridge, pour cartographier le substratum rocheux sous la calotte glaciaire du Groenland. Ils ont découvert un canyon jusqu'alors inconnu de plus de 400 milles de long et jusqu'à un demi-mille de profondeur, traversant la moitié nord du pays.

Les scientifiques pensent que le canyon, surnommé le "grand canyon" du Groenland, était peut-être autrefois un système fluvial, et aujourd'hui, il transporte probablement l'eau de fonte sous-glaciaire de l'intérieur du Groenland vers l'océan Arctique.

2015 :c'est ce qu'il y a à l'intérieur (la calotte glaciaire) qui compte

Après avoir cartographié le substratum rocheux sous la calotte glaciaire du Groenland, les scientifiques ont tourné leur attention vers les couches intermédiaires de la glace. En utilisant à la fois un radar à pénétration de glace et des échantillons de glace prélevés sur le terrain, MacGregor et son équipe ont créé la première carte des nombreuses couches de la calotte glaciaire, formé alors que des milliers d'années de neige se sont compactées vers le bas et ont formé de la glace.

Comme pour tous les modèles, une meilleure compréhension du passé signifie des prédictions plus robustes de l'avenir. Mesure de la fonte passée, l'accumulation et l'écoulement aident les glaciologues à affiner leurs modèles de l'avenir de la calotte glaciaire du Groenland.

" Avoir une idée de l'ancienneté de la glace du Groenland à différentes profondeurs de l'île nous a permis de jeter un coup d'œil sur son passé, " a déclaré MacGregor. " Faire la carte en 3D des couches de glace du Groenland nous a permis de découvrir que la calotte glaciaire s'est ralentie au cours des derniers milliers d'années. Cela nous a également donné des indices sur la façon dont la calotte glaciaire s'est réchauffée dans le passé, et où il peut être gelé jusqu'au substratum rocheux ou fondre lentement à la place."

2018 :Achèvement du pont de données

ICESat-2 a été lancé depuis la base aérienne de Vandenburg en Californie le 15 septembre 2018, propulser IceBridge dans la phase finale de sa mission :connecter ICESat et ICESat-2.

IceBridge a continué à collecter des données après le lancement d'ICESat-2, sa fonction première étant de valider les mesures du nouveau satellite. En effectuant des sous-vols précis, où les avions traçaient les lignes d'orbite du satellite et prenaient les mêmes mesures presque au même moment, les équipes scientifiques ont pu comparer les résultats et s'assurer que les instruments d'ICESat-2 fonctionnaient correctement.

Normalement, Les vols IceBridge ont été effectués en plein jour, pour une visibilité maximale. Mais pendant les sous-vols du satellite, les avions ont également pris des mesures au crépuscule, pour rechercher des changements de précision avec une faible luminosité. Ils ont également mesuré ce qu'on appelle la « glace bleue, " ou de la glace non recouverte de neige, pour mieux comprendre comment les lasers ont pénétré la glace.

IceBridge a sous-volé un certain nombre de satellites européens au cours de ses dix années, comme les satellites CryoSat-2 et Sentinel-3 de l'ESA, et a survolé des campagnes au sol comme la campagne CryoVEx de l'ESA et les stations météorologiques danoises PROMICE. C'est précis, des mesures fiables ont fourni une norme pour aider d'autres missions à assurer leurs propres mesures de haute qualité.

2019 :la fin d'une époque

En 2019, IceBridge continued flying in support of ICESat-2 for its Arctic and Antarctic campaigns. The hundreds of terabytes of data the team collected over the decade will fuel science for years to come.

"This data doesn't get old, " Studinger said. "This data set we have right now will be incredibly valuable going into the future. It's basically the only data set of its kind that we have."

"Our data is freely available to anyone, " said project manager Eugenia De Marco. "I believe that, en tant qu'humains, we are stewards of this planet, and as such, it is our responsibility to take care of it. The first step in that process is to find out what's going on with the physical world so we can better address the challenges facing our planet. I believe IceBridge and the data it has collected helps answer the question of what's going on, and that is one of the biggest contributions IceBridge has provided over the years."

The campaign completed more than 900 flights between Greenland and Antarctica, and more than 150 in Alaska. While some members of the team changed over the decade, some have been with the project since its beginning.

"We had this incredible can-do attitude on both the instrument teams and the aircraft teams, " said Studinger, who was the project's first lead scientist in 2009 and worked with the mission throughout the decade. "We might have been working really long days for 11 weeks straight in Greenland, mais reste, at 5 in the morning, people step on the airplane and say hello with a big smile on their face. It really speaks to the people, who for me, were the most enjoyable part—the IceBridge family."

IceBridge finished its last polar flight on November 20, 2019. The team will complete one more set of Alaska flights in 2020.

"Operation IceBridge took what NASA had already learned how to do with planes at the poles and supersized it, with consistently successful airborne campaigns across the Arctic and Antarctic for eleven years straight, " said MacGregor. "While IceBridge was laser-focused on its primary objective—bridging the gap between ICESat and ICESat-2—it was sufficiently big and broad in scope that it generated a momentum all its own, trop. IceBridge opened the door to new ways of thinking about monitoring the polar regions and enabled numerous unexpected discoveries, and brought new scientists and new data types into the fold."