Depuis le début du 20e siècle, presque tous les glaciers de la Terre ont reculé ou fondu. Les glaciers couvrent 10 pour cent de la superficie terrestre de la planète et contiennent 75 pour cent de notre eau douce. De plus, l'eau provenant de la fonte des glaciers représente près des deux tiers de l'élévation observée du niveau mondial des mers. Malgré les conséquences écologiques imminentes, le mouvement des glaciers reste mal compris en raison d'un manque de recherche sur la façon dont les grandes masses de glace se déforment et s'écoulent en contact avec le substrat rocheux.

La rugosité du substrat rocheux, la température de l'interface du lit de glace et la présence de cavités remplies d'eau affectent toutes la friction et influencent la façon dont la glace s'écoulera. L'étude de ces facteurs pose des défis uniques :la télédétection radar par satellites et aéronefs peut suivre les mouvements glaciaires, mais il ne peut pas regarder à travers des milliers de pieds de glace pour mesurer les propriétés détaillées de la glace et de la roche.

Dans un nouveau papier en Le Journal de Physique Chimique , Le physicien théoricien Bo Persson du Centre de recherche de Jülich en Allemagne décrit un nouveau modèle de friction de la glace qui offre un aperçu crucial des écoulements glaciaires.

Persson s'est tourné vers des études antérieures sur des surfaces en caoutchouc qui sont soit en contact stationnaire, soit glissant les unes sur les autres. Pour les glaciers, il a examiné des facteurs tels que le substratum rocheux et la rugosité de la glace, et l'effet de la regélation—fusion et congélation causées par les fluctuations de pression locales. « La pression fluctue en raison de la rugosité de la surface du substratum rocheux, " expliqua-t-il. " Si vous avez une grosse " bosse " sur le substrat rocheux, la pression de la glace contre la bosse sera plus élevée du côté où la glace se déplace contre la bosse", abaissant ainsi la température de fonte de la glace.

"L'apport le plus important de ma théorie est qu'elle décrit avec précision la formation de cavités lors du glissement, et montre que la cavitation se produit en effet pour les vitesses de glissement typiques des glaciers en écoulement, " a déclaré Persson. Pour la plupart des glaciers épais, comme les calottes glaciaires polaires, la température entre la glace et le substrat rocheux est proche de la température de fonte de la glace en raison du chauffage géothermique et de la friction. En conséquence, les cavités sont presque toujours remplies d'eau sous pression.

La présence de cette eau à l'interface glace-soutènement a deux effets, Persson a expliqué : Il porte une partie du poids de la glace sus-jacente et lubrifie davantage le substrat rocheux. "Les deux effets réduiront la friction de la glace, " il a dit, ce qui fait que les glaciers s'écoulent plus rapidement. "Le frottement entre glacier et substrat rocheux est d'une importance cruciale pour l'écoulement des glaciers et pour la prédiction de l'augmentation du niveau de la mer due à la fonte des calottes polaires, " dit Persson.

« Nous, les modélisateurs de calotte glaciaire, devons mieux résoudre la base des calottes glaciaires dans nos modèles, ce qui nécessite des méthodes numériques qui ne sont pas encore courantes chez nous, " a déclaré la glaciologue Angelike Humbert de l'Institut Alfred Wegener à Bremerhaven, Allemagne, qui travaille sur la modélisation des calottes glaciaires et la télédétection des calottes glaciaires et des glaciers à l'aide de satellites. "C'est encore plus délicat lorsque les simulations doivent encore être suffisamment rapides pour exécuter des simulations jusqu'en 2100 ou 2300. Le travail de Bo nous rappelle le rôle clé joué par la rugosité du substrat rocheux, ce qui est très difficile à observer avec la précision requise dans les levés radar aéroportés."