Cartographier les chemins cachés des eaux de fonte dans les glaciers

Des chercheurs norvégiens et estoniens ont mis au point une méthode pour cartographier les chemins cachés de l’eau de fonte dans les glaciers. Avoir une meilleure compréhension de la façon dont l’eau se déplace à l’intérieur et sous les glaciers aide à mieux prévoir le mouvement, les taux de fonte et les possibles effondrements soudains des glaciers.

Cela aiderait à son tour les communautés côtières à s’adapter au changement climatique, à comprendre comment les écosystèmes côtiers vont changer avec la quantité croissante d’eau de fonte fraîche et à mieux prévoir l’élévation du niveau mondial de la mer.

La fonte des glaces à la surface du glacier est transportée à travers des réseaux de canaux vastes et complexes à l’intérieur et sous les glaciers. Ces canaux, qui ressemblent souvent à de féroces toboggans aquatiques dans un gigantesque parc d’attractions, ont un impact important sur la stabilité et la vitesse de descente du glacier. La façon dont l’eau se déplace à travers le système de canaux est en grande partie inconnue car elle est difficile ou impossible à mesurer.

L’équipe de chercheurs de l’Université d’Oslo (UiO), de l’Université de technologie de Tallinn (TalTech) et de l’Université norvégienne des sciences et technologies (NTNU) a développé une méthode, récemment publiée dans La Cryosphèrepour cartographier les chenaux souterrains à l’aide de petites bouées équipées de capteurs emportés par l’écoulement de l’eau.

Les petits flotteurs flottants, à peu près de la forme, de la taille et du poids d’un concombre moyen, sont équipés d’accéléromètres, de gyroscopes et de magnétomètres qui enregistrent le mouvement du flotteur et d’un récepteur satellite et d’un bacon radio pour enregistrer sa position lorsqu’ils disparaissent dans le glacier et réapparaissent à l’exutoire du glacier.

Comme un signal GPS ne peut pas pénétrer dans la glace, l’emplacement du dériveur ne peut pas être enregistré avec un récepteur GPS. Les seuls signaux que le vagabond enregistre sont l’accélération et la rotation de son propre corps par rapport au champ magnétique de la Terre.

Le Dr Laura Piho, mathématicienne de TalTech, a utilisé des méthodes d’IA pour analyser ces signaux. S’inspirant de la recherche dans le domaine de l’analyse des mouvements humains et de la navigation des robots, sa méthode recherche des signaux de capteurs distincts pendant que les dériveurs voyagent sur les méandres et glissent et descendent des cascades. Elle estime ensuite comment ils doivent être alignés pour que le vagabond se déplace d’un point à l’autre. En tant que telle, elle construit le chemin le plus probable que le vagabond aurait pu parcourir entre l’enregistrement de ses coordonnées GPS à l’entrée et à la sortie du canal.

Le Dr Andreas Alexander, un glaciologue de l’UiO, déclare : « Nous pouvons maintenant mesurer directement la façon dont l’eau se précipite dans ces canaux à des vitesses parfois folles et met sous pression la base du glacier. » Cependant, la partie la plus difficile du travail de terrain en glaciologie est généralement le déploiement et la récupération de l’équipement. L’équipe teste depuis plusieurs étés, escaladant des glaciers ou envoyant des drones déposer leurs appareils dans les glaciers.

La conception des appareils, développés à l’origine chez TalTech pour une toute autre application (mesure de pression dans les turbines hydroélectriques), est particulièrement robuste pour tolérer les chutes de gigantesques chutes d’eau dans les grands glaciers et équipés de récepteurs satellites et de radiobalises pour les localiser au front glaciaire. . Néanmoins, de nombreux appareils se brisent dans les moulins (puits verticaux profonds par lesquels l’eau pénètre dans le glacier) ou restent coincés dans le gigantesque réseau caché de rivières et de lacs glaciaires.

Le professeur Maarja Kruusmaa de TalTech et NTNU a déclaré : « La chasse au vagabond a été notre divertissement le plus excitant et le plus attendu chaque été. »