La glace de mer arctique aide à garder la Terre fraîche, car sa surface brillante réfléchit l'énergie du Soleil dans l'espace. Chaque année, les scientifiques utilisent plusieurs satellites et ensembles de données pour suivre la superficie de l'océan Arctique recouverte de glace de mer, mais son épaisseur est plus difficile à mesurer. Les premiers résultats du nouveau nuage de glace de la NASA et du satellite d'élévation terrestre-2 (ICESat-2) suggèrent que la glace de mer s'est amincie jusqu'à 20% depuis la fin de la première mission ICESat (2003-2009), contrairement aux études existantes qui trouvent que l'épaisseur de la glace de mer est restée relativement constante au cours de la dernière décennie.

L'épaisseur de la banquise arctique a considérablement diminué au cours de la première décennie du 21e siècle, tel que mesuré par la première mission ICESat de 2003 à 2009 et d'autres méthodes. Le CryoSat-2 de l'Agence spatiale européenne, lancé en 2010, a mesuré une épaisseur relativement constante dans la banquise arctique depuis lors. Avec le lancement d'ICESat-2 en 2018, les chercheurs se sont tournés vers cette nouvelle façon de mesurer l'épaisseur de la banquise pour faire avancer l'étude de cet enregistrement de données.

"Nous ne pouvons pas obtenir l'épaisseur uniquement à partir d'ICESat-2 lui-même, mais nous pouvons utiliser d'autres données pour dériver la mesure, " dit Petty. Par exemple, les chercheurs soustraient la hauteur de neige au-dessus de la banquise en utilisant des modèles informatiques qui estiment les chutes de neige. « Les premiers résultats ont été très encourageants.

Dans leur étude, publié récemment dans le Journal of Geophysical Research :Océans , Petty et ses collègues ont généré des cartes de l'épaisseur de la glace de mer arctique d'octobre 2018 à avril 2019 et ont vu la glace s'épaissir pendant l'hiver comme prévu.

Globalement, cependant, les calculs utilisant ICESat-2 ont révélé que la glace était plus mince au cours de cette période que ce que les chercheurs ont trouvé à l'aide des données CryoSat-2. Le groupe de Petty a également découvert qu'une baisse faible mais significative de 20 % de l'épaisseur de la glace de mer en comparant les mesures ICESat-2 de février/mars 2019 avec celles calculées à l'aide d'ICESat en février/mars 2008—une baisse que les chercheurs de CryoSat-2 ne voient pas dans leur Les données.

Ce sont deux approches très différentes pour mesurer la glace de mer, Petit a dit, chacun avec ses propres limites et avantages. CryoSat-2 embarque un radar pour mesurer la hauteur, contrairement au lidar d'ICESat-2, et le radar passe principalement à travers la neige pour mesurer le sommet de la glace. Les mesures radar comme celles de CryoSat-2 pourraient être perturbées par l'eau de mer inondant la glace, il a noté. En outre, ICESat-2 est encore une mission jeune et les algorithmes informatiques sont encore en cours d'affinement, il a dit, ce qui pourrait finalement changer les résultats d'épaisseur.

"Je pense que nous allons apprendre beaucoup de ces deux approches pour mesurer l'épaisseur de la glace. Elles pourraient nous donner une limite supérieure et inférieure sur l'épaisseur de la glace de mer, et la bonne réponse est probablement quelque part entre les deux, " Petty a déclaré. " Il y a des raisons pour lesquelles les estimations ICESat-2 pourraient être faibles, et les raisons pour lesquelles CryoSat-2 pourrait être élevé, et nous devons faire plus de travail pour comprendre et aligner ces mesures les unes sur les autres."

ICESat-2 possède un altimètre laser, qui utilise des impulsions lumineuses pour mesurer avec précision la hauteur jusqu'à environ un pouce. Chaque seconde, l'instrument envoie 10, 000 impulsions lumineuses qui rebondissent sur la surface de la Terre et retournent au satellite et enregistrent le temps qu'il faut pour faire cet aller-retour. La lumière se reflète sur la première substance qu'elle frappe, que ce soit en eau libre, glace de mer nue ou neige qui s'est accumulée au-dessus de la glace, les scientifiques utilisent donc une combinaison de mesures ICESat-2 et d'autres données pour calculer l'épaisseur de la banquise.

En comparant les données ICESat-2 avec les mesures d'un autre satellite, les chercheurs ont également créé les premières cartes satellitaires de la quantité de neige qui s'est accumulée sur la banquise arctique, traquer ce matériau isolant.

« La banquise arctique a radicalement changé depuis le début de la surveillance par satellite il y a plus de quatre décennies, " dit Nathan Kurtz, Scientifique adjoint du projet ICESat-2 au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. « La précision extraordinaire et la capacité de mesure tout au long de l'année d'ICESat-2 fournissent un nouvel outil passionnant pour nous permettre de mieux comprendre les mécanismes conduisant à ces changements, et ce que cela signifie pour l'avenir."

Avec ICESat-2 et CryoSat-2 utilisant deux méthodes différentes pour mesurer l'épaisseur de la glace, l'une mesurant le dessus de la neige, l'autre la limite entre le bas de la couche de neige et le haut de la couche de glace, mais les chercheurs ont réalisé qu'ils pouvaient combiner les deux pour calculer l'épaisseur de la neige.

"C'est la toute première fois que nous pouvons obtenir une profondeur de neige sur l'ensemble de la couverture de glace de mer de l'océan Arctique, " a déclaré Ron Kwok, un scientifique de la glace de mer au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud et auteur d'une autre étude en JGR Océans . "La région arctique est un désert, mais la neige que nous recevons est très importante en termes de climat et d'isolation de la glace de mer."

L'étude a révélé que la neige commence à s'accumuler lentement en octobre, lorsque la glace nouvellement formée contient en moyenne environ 2 pouces (5 centimètres) de neige et que la glace pluriannuelle contient en moyenne 5,5 pouces (14 cm) de neige. Les chutes de neige s'accumulent plus tard en hiver en décembre et janvier et atteignent leur profondeur maximale en avril, lorsque la glace relativement nouvelle a une moyenne de 6,7 pouces (17 cm) et la glace plus ancienne a une moyenne de 10,6 pouces (27 cm) de neige.

Quand la neige fond au printemps, il peut s'accumuler sur la banquise - ces étangs de fonte absorbent la chaleur du soleil et peuvent réchauffer la glace plus rapidement, juste un des impacts de la neige sur la glace.