L'anatomie de la perte de glace glaciaire

Par Esprit Smith,

Équipe des nouvelles des sciences de la Terre de la NASA

Le Groenland et l’Antarctique abritent la majeure partie de la glace glaciaire du monde – y compris ses deux seules calottes glaciaires – ce qui en fait des zones d’un intérêt particulier pour les scientifiques. Ensemble, les deux régions contiennent également suffisamment de glace qui, si elle fondait toutes à la fois, ferait monter le niveau de la mer de près de 215 pieds (65 – rendant leur étude et leur compréhension non seulement intéressantes, mais cruciales pour notre adaptabilité à court terme et notre survie à long terme dans un monde en mutation. Crédit: NASA

Lorsqu’un glaçon est exposé à un source de chaleur, comme l’eau chaude ou l’air, il fond. Il n’est donc pas surprenant que le réchauffement climatique fasse fondre nos glaciers et nos calottes glaciaires. Cependant, prédire à quel point les glaciers et les calottes glaciaires vont fondre et à quelle vitesse – éléments clés de l’élévation du niveau de la mer – n’est pas aussi simple.

Les glaciers et les calottes glaciaires sont des structures beaucoup plus complexes que les glaçons. Ils se forment lorsque la neige s’accumule et est comprimée en glace par la neige fraîche pendant de nombreuses années. Au fur et à mesure qu’ils grandissent, ils commencent à se déplacer lentement sous la pression de leur propre poids, entraînant avec eux des roches plus petites et des débris à travers la terre. La glace glaciaire qui s’étend pour couvrir de vastes masses continentales, comme c’est le cas en Antarctique et au Groenland, est considérée comme une calotte glaciaire.

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Les processus qui font perdre de la masse aux glaciers et aux calottes glaciaires sont également plus complexes. La surface d’un glaçon fond lorsqu’il est exposé à l’air ambiant (chaud). Et si l’air chaud fait certainement fondre la surface des glaciers et des calottes glaciaires, ils sont également considérablement affectés par d’autres facteurs, notamment l’eau de l’océan qui les entoure, le terrain (terrestre et océanique) sur lequel ils se déplacent, et même leur propre eau de fonte.

Le Groenland et l’Antarctique abritent la majeure partie de la glace glaciaire du monde, y compris ses deux seules calottes glaciaires. Ces épaisses plaques de glace – certaines , 000 pieds (3, 000 mètres) et 15, 000 pieds (4, 500 mètres) d’épaisseur, respectivement – contiennent la plupart de l’eau douce stockée sur Terre, ce qui en fait un intérêt pour les scientifiques. Combinées, les deux régions contiennent également suffisamment de glace qui, si elle fondait toutes à la fois, ferait monter le niveau de la mer de près de 215 pieds (65 – rendant leur étude et leur compréhension non seulement intéressantes, mais cruciales pour notre adaptabilité à court terme et notre survie à long terme dans un monde en mutation.

Perte de glace au Groenland

Un glacier est considéré comme «en équilibre» lorsque la quantité de neige qui tombe et s’accumule à sa surface (la zone d’accumulation) est égale à la quantité de glace perdue par la fonte, l’évaporation, le vêlage et d’autres processus.

Mais avec la température annuelle de l’air dans l’Arctique augmentant plus rapidement que partout ailleurs dans le monde, cela l’équilibre n’est plus réalisable au Groenland . Les eaux océaniques plus chaudes entourant les glaciers des eaux de marée de l’île sont également problématiques.

“C’est essentiellement comme pointer un sèche-cheveux vers un glaçon, alors que le glaçon est également assis dans une casserole d’eau chaude”, a déclaré Josh Willis, chercheur principal de la NASA Oceans Melting Greenland (OMG) , un projet qui est étudier les effets de la température de l’eau de mer sur la fonte des glaces dans la région. “Les glaciers sont fondus simultanément par la chaleur du haut et du bas.”

Bien que l’air chaud et l’eau chaude contribuent individuellement à la fusion, l’interaction entre l’eau de fonte du glacier et l’eau chaude de l’océan joue également un rôle important.

Lorsque l’air chaud de l’été fait fondre la surface d’un glacier, l’eau de fonte perce des trous à travers la glace. Il se fraye un chemin jusqu’au fond du glacier où il coule entre la glace et le lit du glacier, et finit par se répandre en panache à la base du glacier et dans l’océan environnant. Le panache d’eau de fonte est plus léger que l’eau de l’océan environnante car il ne contient pas de sel. Donc, il monte vers la surface, mélangeant l’eau chaude de l’océan vers le haut dans le processus. L’eau chaude se frotte ensuite contre le fond du glacier, faisant fondre encore plus de glacier. Cela conduit souvent à un vêlage – la glace se fissurant et se brisant en gros morceaux de glace (icebergs) – à l’extrémité avant, ou terminus du glacier. Crédit: NASA

Lorsque l’air chaud d’été fait fondre la surface de glacier, l’eau de fonte perce des trous dans la glace. Il descend jusqu’au fond du glacier où il coule entre la glace et le lit du glacier, et finit par éclater en panache à la base du glacier et dans l’océan environnant.

Le panache d’eau de fonte est plus léger que l’eau de l’océan environnante car il ne contient pas de sel. Donc, il monte vers la surface, mélangeant l’eau chaude de l’océan vers le haut dans le processus. L’eau chaude se frotte ensuite contre le fond du glacier, faisant fondre encore plus de glacier. Cela conduit souvent à un vêlage – la glace se fissure et se brise en gros morceaux de glace (icebergs) – à l’extrémité avant, ou terminus, du glacier.

La forme compliquée du fond marin autour du Groenland influence la rapidité avec laquelle cette fonte d’eau chaude peut se produire. Il constitue une barrière dans certaines régions – empêchant l’eau profonde et plus chaude de l’océan Atlantique d’atteindre les fronts des glaciers. Cependant, le terrain sous-marin, tout comme le terrain au-dessus de l’eau, comprend d’autres caractéristiques comme des canyons profonds. Les canyons creusés dans le plateau continental, laissant entrer les eaux de l’Atlantique. Les glaciers qui se trouvent dans ces eaux fondront plus rapidement que ceux où l’eau chaude est bloquée par des crêtes ou des seuils sous-marins.

Perte de glace en Antarctique

En Antarctique, où des processus similaires de fonte de la surface et de l’océan se produisent, la topographie et le substrat rocheux sur lesquels repose la calotte glaciaire influencent considérablement la stabilité de la calotte glaciaire et sa contribution à l’élévation du niveau de la mer.

Les chercheurs séparent l’Antarctique en deux régions en fonction de la relation entre la glace et le substrat rocheux en dessous. L’Antarctique oriental, la zone à l’est des montagnes transantarctiques, est extrêmement élevée et possède la glace la plus épaisse de la planète. Le substrat rocheux sous la calotte glaciaire est également principalement au-dessus du niveau de la mer. Ces caractéristiques aident à maintenir le côté est relativement stable. L’Antarctique occidental, en revanche, est plus basse et la majeure partie de la calotte glaciaire y est plus mince. Contrairement à l’est, la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental repose sur un substrat rocheux sous le niveau de la mer.

“En Antarctique occidental, nous avons ces glaciers reposant sur un substrat rocheux qui est sous l’eau. Comme au Groenland, il y a une couche d’eau océanique plus chaude sous la couche de surface froide. Donc, cette eau chaude peut s’écouler sur le plateau continental, puis tout le chemin sous les plates-formes de glace – la glace flottante qui s’étend des glaciers et de la calotte glaciaire », a déclaré un scientifique du Jet Propulsion Laboratory de la NASA Hélène Seroussi . «L’eau fait fondre les plates-formes de glace d’en bas, ce qui peut les amincir et les casser. “

La visualisation montre comment les courants océaniques circulent autour et sous le glacier de Pine Island en Antarctique. Au fur et à mesure que l’eau se fraye un chemin sous la plate-forme de glace, elle érode la plate-forme de glace du fond, ce qui l’amincit. La visualisation a été réalisée à l’aide du modèle de circulation océanique V3 “Estimating the Circulation and Climate of the Ocean” (ECCO), le 100 mètre “Modèle d’élévation de référence de l’Antarctique” (REMA) élévation de la surface et 450 Topographie du lit en mètres et épaisseur de glace Jeux de données BedMachine Antarctica V1. La surface est cartographiée avec des scènes du satellite LandSat 8 de la NASA. Facteurs d’exagération de 4 et 000 – au-dessus et au-dessous du niveau de la mer respectivement – ont été utilisés pour plus de clarté. Crédit: NASA / Cindy Starr

Cela compte parce que les tablettes de glace agissent comme bouchons. Ils retiennent la glace qui coule de l’amont, ralentissant son approche de l’océan où elle élève le niveau de la mer. Lorsque les plates-formes de glace vêlent, le bouchon est essentiellement retiré, ce qui permet à plus de glace intérieure de s’écouler librement dans l’océan. De plus, cela conduit au retrait de la zone d’échouement – la zone où la glace se sépare du substrat rocheux et commence à flotter.

“La zone d’échouement délimite la glace flottante, qui est déjà prise en compte dans le bilan du niveau de la mer à partir de la glace échouée qui n’est pas prise en compte dans le budget”, a déclaré Scientifique ICESat-2 Kelly Brunt du Goddard Space Flight Center de la NASA et de l’Université du Maryland. “La glace flottante est comme un glaçon flottant dans un verre. Elle ne déborde pas du verre quand elle fond. Mais lorsque de la glace non flottante est ajoutée à l’océan, c’est comme ajouter plus de glaçons au verre, ce qui provoquera l’eau niveau à monter. “

Le substrat rocheux de l’Antarctique occidental est également en pente inverse – ce qui signifie qu’il est plus haut sur les bords et devient progressivement plus profond plus à l’intérieur des terres. Ainsi, chaque fois que la zone d’échouage se retire à l’intérieur des terres, une glace plus épaisse est exposée à l’eau de l’océan et le glacier ou la calotte glaciaire s’enracine dans des eaux plus profondes. Cela permet à encore plus de glace de s’écouler de l’amont dans l’océan.

“C’est inquiétant en Antarctique occidental parce que lorsque nous repoussons les zones de mise à la terre, la pente descendante et inversée signifie qu’il n’y a vraiment pas de filet de sécurité, rien pour interrompre ce cycle de fonte et de retraite”, a déclaré Brunt. << Nos cartes du substrat rocheux sous la calotte glaciaire ne sont pas aussi complètes qu'elles le sont au Groenland, en partie parce que l'Antarctique est beaucoup moins accessible. À cause de cela, nous ne savons vraiment pas s'il y a de petites bosses ou des pics là-bas qui pourrait aider à ralentir la retraite. "

Glaciers de l’Antarctique occidental comme

Thwaites et Pine Island reculent déjà plus vite que par le passé. Ceci est problématique car ils fournissent une voie principale pour que la glace de la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental pénètre dans la mer d’Amundsen et élève le niveau de la mer.

Dans l’ensemble, la fonte et la perte de glace se sont accélérées aux deux pôles ces dernières années. Plus nous en apprenons sur les processus et les interactions qui en sont la cause, dont certains ont été abordés ici, mieux nous serons en mesure de prédire avec précision et précision l’élévation du niveau de la mer dans le futur.

Contacts médias d’information

Ian J. O’Neill / Jane J. Lee

Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californie

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