Les photos a) et b) montrent le matériel d'observation utilisé dans cette étude. Ils ont été pris de la glace et sous l'eau, respectivement. La photo c) montre la disposition des stations d'observation, prise d'un hélicoptère regardant vers le bas. Ici, les zones blanches, bleu clair et bleu foncé sont respectivement la glace de mer (ou la neige), les étangs de fonte et les chenaux (zones de surface de la mer exposée). Le brise-glace Polarstern est amarré au bas de la photo, et un certain nombre de stations d'observation sont situées sur la calotte glaciaire au centre de la photo. Crédit :Institut Alfred Wegener, Allemagne
Les niveaux de glace de mer dans l'océan Arctique diminuent rapidement, grâce au réchauffement climatique. Maintenant, pour comprendre et prévoir la croissance et la décomposition de la glace, des chercheurs du Japon et des pays collaborateurs ont mené une enquête dans l'océan Arctique pour étudier l'influence de la chaleur océanique sur la glace de mer dans la couche limite glace-océan. Leurs découvertes donnent un aperçu des mécanismes du déclin de la banquise arctique pour faire des prévisions précises à l'avenir concernant le climat mondial.
La banquise (un terme désignant la glace qui n'est pas attachée au rivage) dans l'océan Arctique est actuellement à son plus bas niveau, en raison du réchauffement climatique. Les scientifiques ont déjà tenté d'étudier la glace dans cette région; cependant, en raison de son déplacement constant par les vents de surface forts et les courants océaniques, il est difficile de le surveiller en continu.
La croissance et la décomposition de la glace de mer peuvent être influencées par l'interaction de la glace dérivante et de la couche océanique proche de la surface, où la chaleur turbulente et les fluctuations salines régissent la formation de la glace. La turbulence au niveau de la couche limite glace-océan (IOBL), qui est la zone de transition entre la glace de mer et l'eau de mer, est également façonnée par l'intrusion d'eau douce provenant de la fonte de la glace de mer et l'exclusion physique de la saumure lors de la formation de la glace. Bien que certaines recherches aient été menées sur les mécanismes de formation de la glace de mer, l'effet combiné des forces mécaniques et de la flottabilité sur ce processus reste mal compris.
Maintenant, une équipe conjointe de chercheurs de l'Université de Tokyo, de l'Université d'Hokkaido et de l'Institut national de recherche polaire a utilisé les données recueillies au cours de l'expédition internationale d'observation MOSAiC basée sur un navire, pour examiner l'IOBL arctique alors qu'il passait de la fonte au regel dans temps réel. L'équipe était dirigée par le Dr Yusuke Kawaguchi de l'Institut de recherche sur l'atmosphère et les océans de l'Université de Tokyo et comprenait le Dr Daiki Nomura de l'Université d'Hokkaido et le Dr Jun Inoue de l'Institut national de recherche polaire.
"En raison des schémas complexes de transfert de chaleur et d'énergie, la physique des océans froids est compliquée. Notre objectif était de quantifier la croissance et la décroissance thermodynamiques de la glace de mer tout en incorporant les effets de l'échange de chaleur et de sel avec les eaux proches de la surface en raison de forces turbulentes », explique le Dr Kawaguchi. Les découvertes de l'équipe ont été publiées dans le Journal of Geophysical Research-Oceans . Cet article a été mis en ligne le 20 juillet 2022 et a été publié dans le volume 127 numéro 8 de la revue le 19 août 2022.
L'équipe a combiné divers ensembles de données, y compris des observations des propriétés de l'air, de la glace de mer et de l'océan à partir de la banquise. Celles-ci ont été recueillies au cours de la dernière étape de l'étude MOSAiC, un projet international entrepris pour étudier les caractéristiques du climat, de l'océan et de la banquise de l'océan Arctique.
À partir de leur enquête, l'équipe a conclu que la banquise arctique actuelle était plus susceptible de fondre en été et de geler en automne et au début de l'hiver qu'auparavant. Interrogé sur les principales découvertes, le Dr Kawaguchi, l'auteur principal, parle des caractéristiques de l'eau de mer et de la glace de mer qui sont à l'origine de ce phénomène fascinant. "Notre première découverte a été qu'en été, les vents forts provoquent le mélange de l'eau là où la glace et l'océan se rencontrent. Nous avons pu montrer qu'un transfert de chaleur accru se produit juste en dessous de la banquise", explique-t-il.
Leur deuxième découverte concerne la baisse de la salinité de l'eau de mer lorsqu'elle se mélange à l'eau de fonte de la banquise. "Lorsque l'eau de fonte s'accumule sous la glace de mer, la salinité de l'eau de mer diminue, puis la température de congélation augmente. Cela met fin à la fonte de la glace de mer à un moment plus précoce car l'eau devient plus facile à geler", explique le Dr Kawaguchi.
L'équipe est enthousiasmée par les implications de leurs découvertes sur le domaine de l'océanographie polaire, en particulier dans le contexte du changement climatique. L'équipe développe actuellement un appareil qui mesure simultanément le mouvement et la salinité de la banquise à l'IOBL, dans l'espoir qu'il recueillera plus de données pour brosser un tableau plus clair des fluctuations de la banquise arctique.
"L'étendue de la banquise arctique peut affecter le climat régional dans des endroits éloignés, comme le Japon, via des perturbations atmosphériques. Nous pensons que l'étude de la banquise nous permettra de mieux prédire les changements futurs du climat de la Terre", explique le Dr Kawaguchi. La recherche montre qu'il est nécessaire d'améliorer la prévision des bassins de fonte de l'Arctique
