Les algues qui poussent à la surface de la calotte glaciaire du Groenland assombrissent la surface, hâter la fonte estivale. Ici, des chercheurs de l'observatoire terrestre de Lamont-Doherty de l'Université Columbia traversent une zone fortement touchée. Certains des matériaux sombres à la surface peuvent également être de la poussière ou d'autres débris. Crédit : Kevin Krajick/Institut de la Terre
Les scientifiques savent que les algues gris brunâtre qui assombrissent la calotte glaciaire du Groenland en été font fondre la glace plus rapidement, mais ce n'est que récemment qu'ils ont mesuré ces fleurs sur le terrain, et seulement sur quelques sites. Pour mesurer les proliférations d'algues dans de vastes régions et comprendre leurs effets sur la fonte au fil du temps, ils se tournent maintenant vers l'espace.
"Les scientifiques vont sur le terrain et échantillonnent un ou deux endroits où ces fleurs se produisent, mais on ne sait pas vraiment comment ils évoluent dans le temps ou sur une grande région, " a déclaré Shujie Wang, auteur principal d'une étude récente montrant que les satellites peuvent être utilisés pour suivre la croissance des algues des glaces sur de vastes zones.
Pour mesurer la croissance des algues, Wang et ses collègues ont emprunté une méthodologie de longue date utilisée par d'autres scientifiques pour mesurer les algues dans les océans, à l'aide d'observations satellitaires de la couleur de l'eau. Les algues marines diffèrent de celles sur la glace, mais les deux types contiennent de la chlorophylle-a, qui a une signature de rayonnement infrarouge proche réfléchie distincte que les capteurs satellites peuvent détecter.
La cartographie des algues des glaciers dans l'espace et dans le temps peut donner aux chercheurs un aperçu de la façon dont les algues affectent la réflectivité, ou albédo, de la surface de glace, dit Wang, qui a mené la recherche en tant que chercheur postdoctoral à l'Observatoire terrestre de Lamont-Doherty de l'Université Columbia. Elle est maintenant professeure adjointe de géographie à la Penn State University.
"L'albédo est crucial pour comprendre comment la glace fond et ce qui se passera dans le futur de la contribution du Groenland à l'élévation du niveau de la mer, " a déclaré Marco Tedesco, professeur-chercheur à Lamont-Doherty, qui a supervisé le travail de Wang. « On sait peu de choses sur les effets des algues sur ce point, et le travail de Shujie est pionnier à cet égard."
La neige et la glace de couleur claire ont un albédo élevé, ce qui signifie qu'ils réfléchissent la plupart des rayonnements solaires entrants vers l'atmosphère. Mais quand les algues s'accumulent, ils assombrissent la surface; cela l'amène à absorber plus de rayonnement, réchauffer la glace et accélérer la fonte de la surface.
Co-auteur de l'étude Marco Tedesco (à droite) mesurant la réflectivité de la surface glaciaire. Ces mesures au sol sont combinées à des observations satellitaires pour étudier la croissance des algues. Crédit : Kevin Krajick/Institut de la Terre
Les chercheurs ont utilisé les données du spectromètre imageur à moyenne résolution (MERIS) sur le satellite Envisat de l'Agence spatiale européenne pour quantifier les proliférations d'algues dans le sud-ouest du Groenland de 2004 à 2011. Ils ont comparé les données aux mesures prises sur le terrain et par le spectromètre imageur à résolution modérée de la NASA ( MODIS), qui mesure l'albédo de surface.
Ils ont découvert que les signatures de chlorophylle-a capturées par MERIS correspondaient aux données de terrain, confirmant que les chercheurs peuvent utiliser les données satellitaires de la couleur de l'océan pour mesurer la croissance des algues et voir comment elle change au cours de l'été. Il en va de même pour les changements d'albédo mesurés par MODIS.
« Nous avons estimé que si la croissance des algues double, puis l'albédo diminue entre 2 et 4 pour cent, ", a déclaré Wang. "Cette composante biologique n'a jamais été incorporée auparavant dans la modélisation du climat."
Les chercheurs ont également découvert que les années avec moins de jours nuageux, et donc plus de rayonnement solaire, vu plus d'algues se développer. "Les algues ont besoin du rayonnement solaire pour créer de l'énergie par photosynthèse, le rayonnement à ondes courtes peut donc être un facteur important contrôlant la quantité d'algues qui pousseront ou la façon dont elles sont réparties dans l'espace, " a dit Wang.
L'interaction entre le climat, les algues et la glace créent un cycle qui peut accélérer le processus de fonte. Alors que le Groenland se réchauffe, des températures plus élevées font directement fondre plus de glace. Mais le réchauffement semble également modifier les schémas de circulation atmosphérique, et récemment, il y a eu une tendance vers des journées plus ensoleillées. Plus de jours ensoleillés signifient que la glace absorbera plus de rayonnement solaire et fondra plus rapidement. Le rayonnement solaire favorise également la croissance des algues, accélérer davantage la fonte.
En plus d'améliorer les modèles climatiques régionaux, la recherche a des implications pour l'exploration d'autres planètes. "Les algues et les bactéries sont la seule vie sur la calotte glaciaire, et il est fascinant d'imaginer que les zones où elles prospèrent sont parmi les choses les plus proches que l'on puisse imaginer de la vie extraterrestre, " dit Tedesco, qui occupe également un poste à l'Institut Goddard d'études spatiales de la NASA.
L'étape suivante consiste à quantifier dans quelle mesure le développement des algues augmente la production d'eau de fonte. Wang prévoit d'aborder cette question dans des recherches ultérieures.
Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de Earth Institute, Université de Columbia http://blogs.ei.columbia.edu.
