L’océan qui entoure l’Antarctique joue un rôle crucial dans la régulation du bilan massique de la couverture de glace du continent. Nous savons maintenant que l’amincissement de la glace qui affecte près d’un quart de la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental est clairement lié à l’océan
Le lien entre l’océan Austral et la calotte glaciaire de l’Antarctique réside dans les plates-formes de glace – des plaques massives de glace glaciaire, de plusieurs centaines de mètres d’épaisseur, qui flottent sur l’océan. Les plates-formes de glace se brisent contre les côtes et les îles et renforcent l’écoulement de la glace échouée. Lorsque l’océan érode les plateaux de glace par le bas, cette action de renforcement est réduite.
Alors que certains plateaux de glace s’amincissent rapidement, d’autres restent stables, et la clé pour comprendre ces différences réside dans les océans cachés sous les plateaux de glace. Nos recherches récemment publiées explorent les processus océaniques qui entraînent la fonte de la plus grande plate-forme de glace du monde. Cela montre qu’un processus souvent négligé entraîne une fusion rapide d’une partie clé de l’étagère.
La perte rapide de glace en Antarctique est souvent liée aux eaux profondes circumpolaires (CDW). Cette masse d’eau relativement chaude (+ 1 ° C) et salée, qui se trouve à des profondeurs inférieures à 300 mètres autour de l’Antarctique, peut entraîner une fusion rapide. Par exemple, dans le Pacifique Sud-Est, le long de la côte de la mer Amundsen de l’Antarctique occidental, CDW traverse le plateau continental dans des chenaux profonds et pénètre dans les cavités du plateau de glace, entraînant une fonte et un amincissement rapides.
Fait intéressant, toutes les plates-formes de glace ne fondent pas rapidement. Les plus grandes plates-formes de glace, y compris les vastes plates-formes de glace Ross et Filchner-Ronne, semblent proches de l’équilibre. Ils sont largement isolés de la CDW par les eaux froides qui les entourent.
L’image satellite montre que de forts vents du large éloignent la glace de mer de la plate-forme nord-ouest de Ross, exposant la surface sombre de l’océan. Le chauffage solaire réchauffe suffisamment l’eau pour entraîner la fonte. Chiffre modifié de -019-0356-0. Fourni, CC BY-ND
Les effets contrastés du CDW et des eaux froides du plateau continental, combinés à leur distribution, expliquent en grande partie la variabilité de la fonte que nous observons aujourd’hui autour de l’Antarctique. Mais malgré les efforts continus pour sonder les cavités du plateau de glace, ces mers cachées restent parmi les parties les moins explorées des océans de la Terre.
En 2011, nous avons utilisé un forage de 260 mètres de profondeur qui avait été fondu dans le coin nord-ouest de la plate-forme de glace de Ross, à sept kilomètres de l’océan, pour déployer des instruments qui surveillent les conditions océaniques et les taux de fonte sous la glace. Les instruments sont restés en place pendant quatre ans.
Les observations ont montré que loin d’être une source d’eau calme, les conditions sous le plateau de glace changent constamment. La température, la salinité et les courants de l’eau suivent un cycle saisonnier intense, ce qui suggère que l’eau de surface chaude du nord du front de glace est attirée vers le sud dans la cavité pendant l’été.
Les taux de fusion sur le site d’amarrage sont en moyenne de 1,8 mètre par an. Bien que ce taux soit beaucoup plus faible que celui des plates-formes de glace affectées par le CDW chaud, il est dix fois plus élevé que le taux moyen de la plate-forme de glace de Ross. La forte variabilité saisonnière du taux de fusion suggère que ce point chaud de fusion est lié à l’afflux d’été.
Température de surface de la mer en été autour de l’Antarctique (a) et dans la mer de Ross (b) montrant le fort réchauffement saisonnier dans la polynie de la mer de Ross. Chiffre modifié de -019-0356-0. Fourni, CC BY-ND
Pour évaluer l’ampleur de cet effet, nous avons utilisé un radar de haute précision pour cartographier les taux de fusion basale sur une région d’environ 8 000 kilomètres carrés autour du site d’amarrage. Des observations minutieuses sur environ 80 sites nous ont permis de mesurer le mouvement vertical de la base de glace et des couches internes à l’intérieur de la plate-forme de glace sur un intervalle d’un an. Nous pourrions alors déterminer quelle proportion de l’amincissement a été causée par la fusion basale.
La fonte a été la plus rapide près du front de glace où nous avons observé des taux de fonte à court terme pouvant atteindre 15 centimètres par jour – plusieurs ordres de grandeur plus élevés que le taux moyen du plateau de glace. Les taux de fonte ont diminué avec la distance du front de glace, mais la fonte rapide s’est étendue bien au-delà du site d’amarrage. La fonte de la région étudiée représentait environ 20% du total de l’ensemble du plateau de glace.
Pourquoi cette région du plateau fond-elle beaucoup plus rapidement qu’ailleurs? Comme c’est souvent le cas dans l’océan, il semble que les vents jouent un rôle clé.
Pendant l’hiver et le printemps, de forts vents catabatiques balayent la plate-forme ouest de la glace de Ross et chassent la glace de mer de la côte. Cela conduit à la formation d’une zone exempte de glace de mer, une polynie, où l’océan est exposé à l’atmosphère. Pendant l’hiver, cette zone de haute mer se refroidit rapidement et la glace de mer se développe. Mais au printemps et en été, la surface sombre de l’océan absorbe la chaleur du soleil et se réchauffe, formant une piscine de surface chaude avec suffisamment de chaleur pour entraîner la fonte observée.
Bien que les taux de fusion que nous observons soient bien inférieurs à ceux observés sur les plateaux de glace influencés par le CDW, les observations suggèrent que pour le plateau de glace de Ross, la chaleur de surface est importante.
Étant donné que cette chaleur est étroitement liée au climat de surface, il est probable que les réductions prévues de la glace de mer au cours du siècle prochain augmenteront les taux de fonte basale. Alors que la fonte rapide que nous avons observée est actuellement compensée par l’afflux de glace, les modèles de glaciers montrent qu’il s’agit d’une région structurellement critique où la plate-forme de glace est accrochée à l’île Ross. Toute augmentation des taux de fonte pourrait réduire les contreforts de l’île Ross, augmenter le déversement de glace terrestre et, finalement, augmenter le niveau de la mer.
Bien qu’il y ait encore beaucoup à apprendre sur ces processus et que de nouvelles surprises soient certaines, une chose est claire. L’océan joue un rôle clé dans la dynamique de la calotte glaciaire de l’Antarctique et pour comprendre la stabilité de la calotte glaciaire, nous devons nous tourner vers l’océan.