Une nouvelle étude publiée aujourd'hui dans la revue Lettres de recherche géophysique a utilisé le satellite laser de mesure de la glace de la NASA pour identifier les tempêtes de rivière atmosphériques comme un facteur clé de l'augmentation des chutes de neige dans l'Antarctique occidental pendant l'hiver austral 2019.

Ces découvertes des scientifiques de la Scripps Institution of Oceanography de l'Université de Californie à San Diego et de leurs collègues contribueront à améliorer la compréhension globale des processus à l'origine du changement en Antarctique, et conduire à de meilleures prévisions de l'élévation du niveau de la mer. L'étude a été financée par la NASA, avec le soutien supplémentaire du Climate Impact Lab du Groupe Rhodium, un consortium d'institutions de recherche de premier plan examinant les risques du changement climatique.

Les rivières atmosphériques sont des phénomènes qui transportent de grandes quantités de vapeur d'eau dans de longues, "rivières" étroites dans le ciel. Ils sont connus pour être le principal moteur des précipitations le long de la côte ouest des États-Unis, représentant 25 à 50 pour cent des précipitations annuelles dans les principales régions de l'Ouest. Les recherches croissantes sur les rivières atmosphériques révèlent qu'elles ont un impact dominant sur les côtes occidentales de la plupart des continents, en raison de l'évaporation des océans et des tempêtes créant des niveaux élevés d'humidité dans l'atmosphère.

Glace de la NASA, Nuage, et le satellite d'élévation terrestre-2 (ICESat-2), mis en orbite en septembre 2018, fournit un aperçu détaillé de la hauteur de la glace et de la neige sur le vaste, continent gelé. Le satellite fonctionne en envoyant 10, 000 impulsions laser par seconde à la surface de la Terre qui mesurent la hauteur des calottes glaciaires, glacier, et plus encore en calculant le temps qu'il faut à une poignée de ces impulsions pour revenir au satellite. Chaque photon de lumière a une étiquette temporelle, et ces balises se combinent avec la position GPS pour localiser sa position exacte et sa hauteur au sol. Il mesure un ensemble détaillé de traces sur la calotte glaciaire de l'Antarctique tous les trois mois.

"ICESat-2 est le premier satellite capable de mesurer les chutes de neige sur le continent Antarctique d'une manière aussi précise, " a déclaré Helen Amanda Fricker, glaciologue à Scripps Oceanography et co-auteur de l'étude. "En hiver, les conditions météorologiques interdisent d'avoir une équipe de terrain sur place pour faire des observations sur le terrain. ICESat-2 comble ce manque de données sur les vastes calottes glaciaires, et nous donnant une meilleure compréhension du gain et de la perte de masse de neige à l'échelle saisonnière."

En regardant les données ICESat-2, les scientifiques ont constaté une augmentation de la hauteur de la calotte glaciaire antarctique entre avril 2019 et juin 2020 en raison de l'augmentation des chutes de neige. En utilisant un modèle informatique de l'atmosphère et de la neige, ils ont constaté que 41% de l'augmentation de la hauteur au-dessus de l'Antarctique occidental au cours de l'hiver 2019 s'est produite parce que des précipitations extrêmes intermittentes ont produit de grandes quantités de neige pendant de courtes périodes de temps. Parmi ces événements, 63 pour cent ont été identifiés comme des rivières atmosphériques touchant les terres. Ces systèmes se distinguaient des autres tempêtes par les niveaux d'humidité beaucoup plus élevés mesurés dans les parties inférieures de l'atmosphère.

Les rivières atmosphériques qui touchent terre en Antarctique proviennent des régions subtropicales, latitudes moyennes de l'hémisphère sud. Ils parcourent de longues distances sans continents pour les arrêter, finalement toucher terre dans l'Antarctique occidental.

"Nous savons que la fréquence des rivières atmosphériques devrait augmenter, il est donc important que les scientifiques soient en mesure de mesurer dans quelle mesure ils contribuent à l'augmentation de la masse de neige ou à la fonte de la surface, " dit Susheel Adusumilli, auteur principal et Ph.D. candidat à Scripps Oceanography. « Connaître la quantité de neige accumulée à travers le continent nous aide à mieux comprendre comment la masse évolue dans son ensemble, et éclaire notre compréhension du potentiel d'élévation du niveau de la mer à partir de la calotte glaciaire de l'Antarctique."

Plus de cent gigatonnes de glace sont perdues dans l'océan depuis l'Antarctique chaque année, contribuant à l'élévation continue du niveau de la mer. La majeure partie de cette perte de glace est due à l'augmentation du débit de glace dans l'océan à cause de la fonte des plates-formes de glace flottantes qui entourent l'Antarctique. Comprendre le bilan des gains de masse résultant des chutes de neige à l'intérieur de l'Antarctique et de la perte de masse due au réchauffement des océans est essentiel pour améliorer les projections de l'élévation du niveau de la mer.

Bien que cette étude ait suivi la masse de glace à court terme, les rivières atmosphériques de l'Antarctique peuvent également entraîner de grandes quantités de fonte des neiges. En réalité, cette étude a révélé qu'environ 90 pour cent des rivières atmosphériques estivales et 10 pour cent des rivières atmosphériques hivernales coïncidaient avec une fonte potentielle de la surface de la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental. La fonte atmosphérique entraînée par les rivières est due aux nuages ​​bas de ces systèmes, qui peut absorber et réémettre de la chaleur vers la surface. Les scientifiques auront besoin d'une étude plus approfondie pour comprendre si ces événements seront des générateurs de neige ou des fondeurs, en examinant des facteurs tels que la saisonnalité, taux d'humidité, couverture nuageuse, ou si chacun dépend de la tempête.

"Aux Etats-Unis., les scientifiques étudient les rivières atmosphériques et examinent si elles pourraient être bénéfiques pour l'approvisionnement en eau en Californie ou dangereuses, provoquant des inondations, " a déclaré Meredith Fish, co-auteur de l'étude, associé postdoctoral à l'Université Rutgers et ancien élève de Scripps Oceanography, où elle a étudié au Center for Western Weather and Water Extremes. "Ce qui est intéressant en Antarctique, c'est la question, les rivières atmosphériques vont-elles contribuer à la fonte des neiges ou à l'accumulation de neige ?"