Les chercheurs ont découvert que le mouvement des glaciers au Groenland est plus complexe qu’on ne le pensait auparavant, avec une déformation dans les régions de glace plus chaude contenant de petites quantités d’eau qui expliquent le mouvement qui avait souvent été supposé être causé par le glissement là où la glace rencontre le substrat rocheux sous .
L’équipe internationale de chercheurs dirigée par l’Université de Cambridge a utilisé des techniques de modélisation informatique basées sur des mesures antérieures par fibre optique de la calotte glaciaire du Groenland pour construire une image plus détaillée du comportement de la deuxième plus grande calotte glaciaire du monde.
Leurs résultats, rapportés dans la revue Avancées scientifiquespourrait être utilisé pour développer des prévisions plus précises sur la façon dont la calotte glaciaire du Groenland continuera de se déplacer en réponse au changement climatique.
La perte de masse de la calotte glaciaire du Groenland a été multipliée par six depuis les années 1980 et est désormais le principal contributeur à l’élévation mondiale du niveau de la mer. Environ la moitié de cette perte de masse provient du ruissellement des eaux de fonte en surface, tandis que l’autre moitié est entraînée par le rejet de glace directement dans l’océan par les glaciers à écoulement rapide qui atteignent la mer.
Le RÉPONDANT Le projet explore la dynamique de la calotte glaciaire du Groenland en utilisant une combinaison de mesures physiques et de modélisation informatique.
La recherche actuelle s’appuie sur des observations antérieures rapportées par l’équipe RESPONDER en 2021 à l’aide de câbles à fibre optique. Dans ce travail, l’équipe a découvert que la température des calottes glaciaires ne varie pas selon un gradient lisse, mais est beaucoup plus hétérogène, avec des zones de déformation très localisées réchauffant davantage la glace.
Les mesures du forage ont également montré que la glace à la base contient de petites quantités – jusqu’à environ deux pour cent – d’eau. Dans certaines parties de la calotte glaciaire, cette couche mixte glace-eau, appelée glace tempérée, mesurait environ huit mètres d’épaisseur, mais dans d’autres parties, elle atteignait jusqu’à 70 mètres d’épaisseur.
« L’ajout de même de petites quantités d’eau adoucit considérablement la glace, la transformant en un matériau unique aux caractéristiques mécaniques considérablement modifiées », a déclaré le premier auteur, le Dr Robert Law, qui a terminé le travail alors qu’il était basé au Scott Polar Research Institute de Cambridge et est maintenant basé à l’Université de Bergen. « Nous voulions savoir pourquoi l’épaisseur de cette couche variait autant, car si nous ne la comprenons pas parfaitement, nos modèles de comportement de la calotte glaciaire ne captureront pas complètement les processus physiques se produisant dans la nature. »
« La vision classique du mouvement des glaciers est qu’il se produit avec une séparation nette du glissement basal et de la déformation interne, et que les deux sont bien compris », a déclaré le co-auteur et chef du projet RESPONDER, le professeur Poul Christoffersen, basé au SPRI. « Mais ce n’est pas ce que nous avons observé lorsque nous avons examiné attentivement les forages avec de nouvelles techniques. Avec des observations moins détaillées dans le passé, il était difficile d’obtenir une très bonne image de la façon dont la calotte glaciaire se déplace et encore plus difficile de la reproduire avec des modèles informatiques. . »
Law, Christoffersen et leurs collègues du Royaume-Uni, des États-Unis, de Suisse et de France ont développé un modèle basé sur leurs mesures de forage antérieures qui peuvent rendre compte de toutes les nouvelles observations.
Surtout, ils expliquaient les variations naturelles du paysage à la base de la glace, qui, au Groenland, est pleine de collines rocheuses, de bassins et de fjords profonds. Les chercheurs ont découvert qu’à mesure qu’un glacier se déplace au-dessus d’un grand obstacle ou d’une colline, il se produit un effet de déformation et de réchauffement qui s’étend parfois à plusieurs centaines de mètres de la base de la calotte glaciaire. Auparavant, cet effet était omis dans les modèles.
« Le stress sur la base de glace est le plus élevé au sommet de ces collines, ce qui entraîne un glissement plus basal », a déclaré Law. « Mais jusqu’à présent, la plupart des modèles n’ont pas pris en compte toutes ces variations dans le paysage. »
En incorporant ces variations, le modèle développé par les chercheurs a montré qu’une couche variable de glace tempérée se forme au fur et à mesure que le glacier se déplace sur le paysage, que le glacier lui-même se déplace rapidement ou lentement. L’épaisseur de cette couche de glace tempérée est conforme aux mesures de forage antérieures, mais s’écarte considérablement des méthodes de modélisation standard utilisées pour prédire l’élévation du niveau de la mer à partir des calottes glaciaires.
« En raison de ce paysage vallonné, la glace peut passer d’un glissement presque entièrement sur sa base à un glissement à peine du tout, sur de courtes distances de quelques kilomètres seulement », a déclaré Law. « Cela influence directement la structure thermique – si vous avez moins de glissement basal, alors vous avez plus de déformation interne et de chauffage, ce qui peut conduire à l’épaississement de la couche de glace tempérée, modifiant les propriétés mécaniques de la glace sur une large zone. . Cette couche de glace basale tempérée peut en fait agir comme un pont de déformation entre les collines, facilitant le mouvement rapide de la glace beaucoup plus froide directement au-dessus.
Les chercheurs espèrent utiliser cette meilleure compréhension pour construire des descriptions plus précises du mouvement de la glace pour les modèles de calotte glaciaire utilisés pour prédire l’élévation future du niveau de la mer.
Plus d’information:
Robert Law et al, Mouvement complexe des glaciers de sortie de la calotte glaciaire du Groenland avec de la glace tempérée basale, Avancées scientifiques (2023). DOI : 10.1126/sciadv.eabq5180