Lorsque la température de l’air en Antarctique augmente et que la glace des glaciers fond, l’eau peut s’accumuler à la surface des plates-formes de glace flottantes, les alourdissant et provoquant la courbure de la glace. Aujourd’hui, pour la première fois dans ce domaine, des chercheurs ont montré que les plates-formes de glace ne se contentent pas de se déformer sous le poids des lacs d’eau de fonte : elles se fracturent.
À mesure que le climat se réchauffe et que les taux de fonte augmentent en Antarctique, cette fracturation pourrait provoquer l’effondrement des plateformes de glace vulnérables, permettant aux glaces des glaciers intérieurs de se déverser dans l’océan et de contribuer à l’élévation du niveau de la mer.
Les plates-formes de glace sont importantes pour la santé globale de la calotte glaciaire de l’Antarctique, car elles servent à renforcer ou à retenir la glace des glaciers sur terre. Les scientifiques ont prédit et modélisé que la charge d’eau de fonte en surface pourrait provoquer la fracture des plates-formes de glace, mais personne n’avait observé ce processus sur le terrain jusqu’à présent.
La nouvelle étude, publié dans le Journal de glaciologiepeut aider à expliquer comment la plate-forme de glace Larsen B s’est brusquement effondrée en 2002. Dans les mois qui ont précédé sa débâcle catastrophique, des milliers de lacs d’eau de fonte ont jonché la surface de la plate-forme de glace, qui s’est ensuite drainée en quelques semaines seulement.
Pour étudier les impacts des eaux de fonte de surface sur la stabilité de la plate-forme de glace, une équipe de recherche dirigée par l’Université du Colorado à Boulder et comprenant des chercheurs de l’Université de Cambridge, s’est rendue sur la plate-forme de glace George VI sur la péninsule Antarctique en novembre 2019.
Tout d’abord, l’équipe a identifié une dépression ou « doline » dans la surface de la glace qui s’était formée lors d’un précédent événement de drainage d’un lac et où elle pensait que l’eau de fonte était susceptible de s’accumuler à nouveau sur la glace. Ensuite, ils se sont aventurés à bord de motoneiges, traînant tout leur équipement scientifique et leur équipement de sécurité sur des traîneaux.
Autour de la doline, l’équipe a installé des stations GPS de haute précision pour mesurer de petits changements d’élévation à la surface de la glace, des capteurs de pression d’eau pour mesurer la profondeur du lac et un système de caméra timelapse pour capturer des images de la surface de la glace et des lacs d’eau de fonte toutes les 30 minutes. .
En 2020, la pandémie de COVID-19 a mis un terme brutal à leur travail de terrain. Lorsque l’équipe est finalement revenue sur son site en novembre 2021, il ne restait que deux capteurs GPS et une caméra timelapse ; deux autres GPS et tous les capteurs de pression d’eau avaient été inondés et ensevelis dans la glace solide.
Heureusement, les instruments survivants ont capturé le mouvement vertical et horizontal de la surface de la glace ainsi que des images du lac d’eau de fonte qui s’est formé et drainé au cours de la saison de fonte record 2019/2020.
Les données GPS ont indiqué que la glace au centre du bassin du lac s’est pliée vers le bas d’environ un pied en réponse au poids accru de l’eau de fonte. Cette découverte s’appuie sur des travaux antérieurs qui ont produit les premières mesures directes sur le terrain du flambage des plates-formes de glace causé par la accumulation et le drainage des eaux de fonte.
L’équipe a également constaté que la distance horizontale entre le bord et le centre du bassin du lac d’eau de fonte avait augmenté de plus d’un pied. Cela était très probablement dû à la formation et/ou à l’élargissement de fractures circulaires autour du lac d’eau de fonte, capturées par les images accélérées. Leurs résultats fournissent la première preuve sur le terrain de la fracturation de la plate-forme de glace en réponse à un lac d’eau de fonte en surface alourdissant la glace.
« Il s’agit d’une découverte passionnante », a déclaré l’auteur principal Alison Banwell, de l’Institut coopératif de recherche en sciences de l’environnement (CIRES) de l’Université du Colorado à Boulder. « Nous pensons que ces types de fractures circulaires ont joué un rôle clé dans le processus de drainage des lacs par réaction en chaîne qui a contribué à briser la plate-forme de glace Larsen B. »
« Bien que ces mesures aient été effectuées sur une petite zone, elles démontrent que la flexion et la rupture de la glace flottante dues à l’eau de surface pourraient être plus répandues qu’on ne le pensait auparavant », a déclaré la co-auteure, la Dr Rebecca Dell du Scott Polar Research Institute de Cambridge.
« À mesure que la fonte augmente en réponse au réchauffement prévu, les plates-formes de glace pourraient devenir plus susceptibles de se briser et de s’effondrer qu’elles ne le sont actuellement. »
« Cela a des implications sur le niveau de la mer, car les renforts de glace intérieurs sont réduits ou supprimés, permettant aux glaciers et aux courants de glace de s’écouler plus rapidement dans l’océan », a déclaré le co-auteur, le professeur Ian Willis, également du SPRI.
Les travaux soutiennent les résultats de modélisation qui montrent que le poids immense de milliers de lacs d’eau de fonte et le drainage ultérieur ont provoqué la courbure et la rupture de la plate-forme de glace Larsen B, contribuant ainsi à son effondrement.
« Ces observations sont importantes car elles peuvent être utilisées pour améliorer les modèles afin de mieux prédire quelles plates-formes de glace de l’Antarctique sont les plus vulnérables et les plus susceptibles de s’effondrer à l’avenir », a déclaré Banwell.
Plus d’information:
Alison F. Banwell et al, Observation d’une flexion et d’une fracture induites par l’eau de fonte sur une doline sur la plate-forme de glace George VI, Antarctique, Journal de glaciologie (2024). DOI : 10.1017/jog.2024.31