Les fourmis sont peut-être les héros improbables lorsqu’il s’agit de mieux comprendre la santé de notre planète en pleine crise climatique. Dans un article publié à Frontières de la télédétectionune équipe de scientifiques, dont ceux de la NASA, ont trouvé un moyen d’estimer la profondeur de la neige depuis l’orbite en utilisant des fourmis profondément sous terre.
L’un des membres de l’équipe est Yongxiang Hu du Langley Research Center de la NASA qui s’est inspiré de la physique et de la biologie pour créer un modèle unique de profondeur de neige. Un modèle précédemment développé a révélé que le temps moyen qu’une fourmi se promène à l’intérieur de la colonie avant de revenir est d’environ quatre fois le volume de la colonie divisé par sa surface.
Le photon se déplace comme des fourmis dans les colonies
« J’ai étudié les propriétés des nuages et j’ai appris les rebonds de la lumière parmi les particules de nuages de manière aléatoire, similaire au mouvement des fourmis à l’intérieur de leur colonie. J’ai donc pensé que la théorie des fourmis pourrait également s’appliquer à la neige puisque la neige provient des nuages », a expliqué Hu.
De la même manière qu’une fourmi entre dans la colonie et se déplace au hasard avant d’en ressortir, un photon de la lumière d’un instrument lidar pénètre dans la neige et est dispersé lorsqu’il rencontre les particules de neige jusqu’à ce qu’il sorte et soit détecté par le télescope sur ICESat-2 (Satellite d’élévation des glaces, des nuages et des terres-2).
En appliquant une simulation de modèle spéciale pour vérifier une équation similaire à celle utilisée pour estimer la distance parcourue par une fourmi dans une colonie, les chercheurs ont découvert qu’il était possible de mesurer la distance moyenne parcourue par un photon dans la neige. Cela a montré que l’épaisseur de la neige était d’environ la moitié de la distance moyenne parcourue par le photon à l’intérieur de la neige.
Glace et neige : le lien indissoluble
Lancé en 2018, ICESat-2 visait à déterminer la profondeur des calottes glaciaires et de la banquise enneigées de la Terre. Historiquement, la mesure de l’épaisseur de la neige s’est avérée difficile car elle nécessitait de consolider le lidar avec des mesures par micro-ondes.
Grâce à cette nouvelle innovation utilisée pour mesurer l’épaisseur de la couche de neige recouvrant les surfaces de glace de mer et les montagnes, les scientifiques peuvent obtenir une image plus claire de la façon dont la crise climatique affecte l’épaisseur de la glace de mer ainsi que l’épaisseur des glaciers sur terre.
« Le manteau neigeux fournit des ressources en eau dans de nombreuses régions, y compris l’ouest des États-Unis et certaines parties de l’Europe, de l’Afrique et de l’Asie. L’épaisseur de la neige, ainsi que la densité estimée de la neige, sont importantes pour la gestion des ressources en eau », a ajouté Hu.
De combien les chutes de neige vont-elles diminuer ?
La neige joue un rôle important dans la régulation du climat car elle renvoie l’énergie solaire dans l’espace et aide à garder la planète fraîche. Moins de neige au sol équivaut à moins de réflectivité et plus de réchauffement climatique.
Bien qu’il soit relativement facile de prévoir les précipitations et que les modèles climatiques prédisent systématiquement une augmentation des précipitations mondiales comprise entre 3 % et 7 %, estimer comment les chutes de neige peuvent diminuer dans les régions de latitude moyenne en raison du réchauffement climatique est beaucoup plus complexe. C’est là que cette nouvelle technique fera la différence.
Hu a travaillé avec d’autres scientifiques de la NASA, de l’Université de l’Arizona, du Stevens Institute of Technology et de Ball Aerospace et espère que les climatologues adopteront de plus en plus les propriétés de la neige dérivées de cette technique robuste basée sur la physique pour faire leurs prévisions.
« Je suis convaincu que cette technique révolutionnera la façon dont nous prévoyons l’évolution de la neige à l’avenir et modélisons les changements de la glace de mer, et nous travaillons déjà sur la conception de la prochaine génération de satellites spécifiquement pour l’épaisseur de la neige », a déclaré Hu.
Yongxiang Hu et al, Dérivation de la profondeur de la neige à partir des mesures de diffusion multiple Lidar ICESat-2, Frontières de la télédétection (2022). DOI : 10.3389/frsen.2022.855159