En octobre 2019, des scientifiques ont piégé un navire rempli d'équipements dans la banquise arctique avec l'intention de dériver autour de l'océan Arctique pendant une année complète, collecte de données sur les régions polaires et la banquise. Cependant, une nouvelle étude indique qu'il y a une chance que l'expédition fonde des mois avant l'objectif de fin d'année.

L'équipe de recherche MOSAiC (Observatoire dérivant multidisciplinaire pour l'étude du climat arctique) a suivi une préparation et une formation approfondies pour l'expédition, y compris l'analyse des conditions historiques. La nouvelle recherche montre, cependant, que les conditions arctiques ont changé si rapidement que le passé n'est peut-être plus un guide pour aujourd'hui.

Les scientifiques du National Center for Atmospheric Research (NCAR) ont utilisé un ensemble de plusieurs modèles climatiques pour simuler les conditions le long des routes potentielles de l'expédition polaire, en utilisant les conditions d'aujourd'hui dans le « nouvel Arctique ». Les résultats suggèrent que la glace de mer plus mince peut porter le navire plus loin que prévu par rapport aux conditions historiques et que la glace de mer autour du navire peut fondre plus tôt que l'objectif de 12 mois. Sur les 30 exécutions du modèle analysées dans la nouvelle étude, cinq (17 %) ont montré une fonte en moins d'un an.

La recherche, publié dans la revue La cryosphère , a été financé par la National Science Foundation, qui est le sponsor de NCAR. Les co-auteurs de l'étude sont de l'Université du Colorado Boulder et de l'Institut coopératif de recherche en sciences de l'environnement de l'école, ainsi que le Dartmouth College et l'Université d'Alaska Fairbanks.

L'ensemble de 30 simulations a utilisé les conditions climatiques actuelles et a reflété l'étendue des façons dont la glace de mer pourrait se former, dérive, et fondre dans un climat de 2020. L'étude n'a pas intégré les conditions glacielles de 2019 et n'est pas une prévision de la trajectoire que le navire empruntera pour son expédition d'un an.

"Le but de MOSAiC est de comprendre le nouvel Arctique et comment les choses ont changé au cours des 10 dernières années, " dit Alice DuVivier, un climatologue du NCAR et auteur principal de la nouvelle étude. "Ce modèle nous permet de comprendre l'éventail des possibilités de dérive auxquelles l'expédition pourrait être confrontée dans le nouveau régime des glaces."

Les scientifiques ont collecté des données sur l'étendue de la banquise arctique, qui peut couvrir des millions de kilomètres carrés en hiver, depuis 1979, lorsque les satellites ont commencé à capturer les changements annuels de la couverture de glace. "Les changements dans le système arctique sont si incroyablement rapides que même nos observations satellitaires d'il y a 15 ans ne ressemblent pas à l'Arctique d'aujourd'hui, " a déclaré Marika Holland, Scientifique du NCAR et co-auteur de l'étude. "Maintenant, il y a de la glace plus mince, qui va plus vite, et il y a moins de neige. C'est un régime glaciaire totalement différent."

Aller avec la banquise

Pour comparer les différences entre le « vieil Arctique » et le « nouvel Arctique, " les scientifiques ont créé des pistes de banquise pour le navire de l'expédition, un brise-glace de recherche allemand appelé Polarstern, en utilisant le modèle de glace de mer dans le modèle de système terrestre communautaire (CESM) basé sur le NCAR. D'abord, les scientifiques ont effectué 28 pistes de modèle basées sur des données satellitaires historiques des conditions de glace de mer. Ensuite, ils ont comparé les résultats à 30 pistes modèles sous les jeunes, mince, et des conditions de glace arctiques plus saisonnières qui reflètent davantage les conditions récentes.

Dans ces conditions « nouvelles arctiques », les banquises se déplaçaient plus rapidement de sorte que leurs chemins s'étendaient plus loin et variaient plus les uns des autres par rapport aux chemins « anciens arctiques », qui comprennent des glaces de mer plus épaisses et plus courtes, pistes plus lentes.

Notamment, l'étude révèle que dans le scénario arctique saisonnier, 17% des pistes simulées montrent le Polarstern fondant complètement hors de la glace, mois avant la ligne d'arrivée d'octobre 2020. Le modèle exécute une estimation le 29 juillet 2020, comme date de fusion potentielle la plus proche, soulignant que l'Arctique actuel présente un risque accru d'événements extrêmes, comme la fonte. En revanche, aucune des pistes parcourues sous les données satellitaires historiques n'a montré de scénario de fusion.

Bien que les résultats fournissent des informations supplémentaires sur le résultat potentiel du chemin de MOSAiC, les parcours du modèle ne sont pas une prévision de la trajectoire de l'expédition, dit DuVivier, qui ont présenté les résultats de l'étude à l'équipe scientifique MOSAiC alors qu'ils se préparaient pour la campagne. Plutôt, les résultats sont un moyen d'explorer les nombreux scénarios auxquels un navire pourrait être confronté au cours de son voyage dans le climat actuel. "La modélisation est un moyen d'explorer de nombreux mondes, " a déclaré DuVivier. " L'expérience précédente n'est pas toujours indicative de ce qui va se passer. "

Dès la première phase de l'expédition, à l'automne 2019, les chercheurs avaient déjà rencontré des conditions de glace mince, ayant d'abord lutté pour trouver une banquise assez épaisse pour ancrer le Polarstern, et des tempêtes qui ont mis l'expédition au défi. Selon le National Snow &Ice Data Center, la banquise arctique en 2019 a atteint le deuxième minimum le plus bas du record satellitaire, ce qui signifie que l'expédition a commencé dans des conditions de glace extrêmement basses.

Depuis, la trajectoire actuelle du navire a dérivé plus loin que prévu. "Les expériences modèles de cette étude ont des traces comparables à ce que le Polarstern a connu au cours des derniers mois, " dit DuVivier. " Nous ne faisons pas de prédiction pour l'expédition, mais ces types de pistes fondent tôt dans notre modèle climatique. »

Le temps nous dira quelle sera la piste et la destination ultimes du Polarstern, mais l'expédition fournira toujours aux scientifiques une mine de données. Les informations seront finalement extrêmement bénéfiques pour améliorer les modèles climatiques comme le CESM et aider les scientifiques à comprendre les changements dans l'Arctique que les futures expéditions polaires pourraient observer.

"C'est pourquoi nous avons besoin de MOSAiC. Les modèles peuvent informer ce genre de campagnes et ces campagnes vont informer nos modèles, " dit Hollande, qui a son propre projet sur l'expédition MOSAiC, la collecte de données sur la neige sur la glace de mer et le réchauffement de la haute mer qui affecte l'épaisseur de la glace de mer.

"Nous n'avons pas beaucoup de nouvelles observations prises dans ce nouveau régime, et cela sera fondamental pour notre future compréhension de l'Arctique, " dit Hollande.