De nouvelles recherches montrent que deux modèles informatiques largement utilisés qui prédisent la formation d’étangs de fonte en été sur la glace de mer surestiment considérablement leur étendue, une découverte clé alors que les scientifiques travaillent pour faire des projections précises sur le changement climatique de l’Arctique.
La découverte provient de mesures effectuées au cours d’une expédition d’un an à bord du navire de recherche Polarstern. Pour l’expédition Observatoire multidisciplinaire de la dérive pour l’étude du climat arctique, ou MOSAiC, le navire a été autorisé à geler en place dans l’Arctique et à dériver avec la banquise de septembre 2019 à octobre 2020.
Le travail financé par la NASA, qui a comparé les évaluations des modèles informatiques aux observations faites au cours des quatre derniers mois de l’expédition, a été dirigé par Melinda Webster de l’Institut géophysique Fairbanks de l’Université d’Alaska. Webster, professeur adjoint de recherche, a passé plusieurs mois à bord du Polarstern.
Les résultats ont été publiés dans la revue Elementa en mai.
« Aucun modèle n’est parfait », a déclaré Webster. « Cette étude utilise une combinaison de données de surface, aéroportées et satellitaires pour révéler la possible représentation imparfaite, ou la physique manquante, des processus de fonte de la glace de mer, que nous pouvons nous concentrer sur l’amélioration. »
Les étangs de fonte se forment lorsque l’eau provenant de la fonte des neiges et de la glace de mer se dépose dans les dépressions de surface.
L’étendue des bassins de fonte et le moment de leur formation saisonnière affectent l’albédo de surface, qui contrôle la quantité de rayonnement solaire réfléchie par la surface. Les étangs réduisent l’albédo, permettant au rayonnement solaire d’être absorbé et transmis à l’eau de mer en dessous.
L’absorption accrue d’énergie solaire augmente le réchauffement de la couche supérieure de l’océan et accélère la fonte des glaces de mer. Cela peut également entraîner une croissance accrue de certaines espèces de phytoplancton qui sont mieux adaptées à des niveaux de lumière plus élevés dans les couches supérieures de l’océan. Cela a des ramifications pour le reste de la chaîne alimentaire.
La quantité d’absorption affecte également le changement net de la croissance de la nouvelle glace par rapport à la fonte des glaces.
Les données de terrain de l’étude consistaient en des observations de relevés multikilométriques à travers le paysage de glace gelé pendant la fonte estivale de juin à juillet 2020 sur une banquise et pendant l’englacement d’automne en août-septembre 2020 sur une autre banquise.
Ces mesures ont été comparées à l’imagerie aérienne et satellitaire pour révéler la couverture des bassins de fonte dans la région élargie, puis utilisées pour examiner les prédictions du modèle informatique.
Les bassins de fonte couvraient 21 % de la superficie observée durant l’été, alors que les deux modèles indiquaient 41 % et 51 %.
« En améliorant la représentation des processus physiques clés dans les modèles, nous nous attendons à ce que les modèles simulent les états climatiques de manière plus fiable, quelle que soit la période, passée, présente ou future », a déclaré Webster.
Webster poursuit ses recherches sur la fonte de la banquise arctique.
Melinda A. Webster et al, Évolution spatio-temporelle des étangs de fonte sur la glace de mer arctique, Elementa: Science de l’Anthropocène (2022). DOI : 10.1525/elementa.2021.000072