Prédire la fonte des glaces en Antarctique
La plateforme Coriolis du LEGI* a été utilisée pour une étude de l’influence des courants océaniques sur la fonte des glaces en Antarctique. Les résultats ont été publiés dans Nature.
La perte de masse globale de la calotte glaciaire antarctique s’est fortement accélérée au cours de ces dernières décennies, comme le révèlent plusieurs observations satellites concordantes. Contrairement à ce que l’on observe dans les glaciers des Alpes et du Groenland, la fonte au contact de l’air reste négligeable et il est admis qu’elle se fait par-dessous au contact de la mer. En effet, les glaciers alimentent en glace terrestre de vastes plaques flottant sur l’océan, dont la fonte au contact de la mer favorise en réponse l’écoulement glaciaire, un peu comme « un appel de glace ».
Ces plaques, épaisses de plus d’un kilomètre et se terminant par une falaise de glace au-dessus de l’eau, diminuent cependant de façon hétérogène autour de l’Antarctique. Pour expliquer ces constatations, des travaux ont été réalisés par une équipe de chercheurs suédois, norvégiens et britanniques.
Bien que l’eau soit à quelques degrés seulement, les courants océaniques suffisent à faire fondre la glace en passant sous les plaques. Cette fonte contribue aussi à fragiliser la plaque et favorise ainsi sa dislocation partielle en immenses icebergs.
Mieux connaître ces courants permettrait donc d’anticiper la fonte des calottes glaciaires, et la montée globale du niveau de l’océan qui en résulterait. Celle-ci pourrait approcher 1 m à la fin du siècle. Mais les observer n’est pas chose aisée. Les chercheurs ont donc fait appel aux compétences du LEGI pour simuler ces mouvements d’eau sur la plate-forme Coriolis. « Cette cuve tournante de 13 mètres de diamètre permet de reproduire à échelle réduite une partie des phénomènes qui se produisent dans les océans, explique Joël Sommeria, directeur du LEGI. Les canyons caractéristiques de cette région de l’antarctique sont mimés par des profils placés au fond de la piscine, et de l’eau contenant un colorant fluorescent est injectée et visualisée par un laser. Les différences de densité sont introduites en faisant varier la salinité du liquide, et la rotation de la plaque mime les effets de la rotation terrestre. »
Les travaux récemment publiés dans Nature ont permis de mieux comprendre les mécanismes de convection et de transport de chaleur, et démontrent que le flux de chaleur provenant du large passe sous la calotte dans certaines conditions. « Dans le cas où la densité de l’eau est uniforme, le courant se trouve bloqué dans toute la profondeur par le bord de la glace et contourne la plaque. En revanche, lorsque le liquide injecté est hétérogène en densité, l’eau dense n’est pas bloquée et passe sous la calotte. » Ainsi, les expériences menées à Coriolis montrent que la proportion d’eau passant sous la glace dépend de plusieurs paramètres du courant : la vitesse, la différence de densité avec le fluide ambiant, et la forme du fond et de la plaque de glace.
Les résultats obtenus permettent déjà d’affiner les modèles de circulation océanique et de mieux cibler les campagnes de mesures. A terme, cela permettra de mieux prédire les risques d’emballement de la fonte des glaces due au réchauffement climatique.
Pour aller plus loin :
*Laboratoire des Ecoulements Géophysiques et Industriels (CNRS, Grenoble INP, UGA)
Ces plaques, épaisses de plus d’un kilomètre et se terminant par une falaise de glace au-dessus de l’eau, diminuent cependant de façon hétérogène autour de l’Antarctique. Pour expliquer ces constatations, des travaux ont été réalisés par une équipe de chercheurs suédois, norvégiens et britanniques.
De l’importance des courants marins
Bien que l’eau soit à quelques degrés seulement, les courants océaniques suffisent à faire fondre la glace en passant sous les plaques. Cette fonte contribue aussi à fragiliser la plaque et favorise ainsi sa dislocation partielle en immenses icebergs.
Mieux connaître ces courants permettrait donc d’anticiper la fonte des calottes glaciaires, et la montée globale du niveau de l’océan qui en résulterait. Celle-ci pourrait approcher 1 m à la fin du siècle. Mais les observer n’est pas chose aisée. Les chercheurs ont donc fait appel aux compétences du LEGI pour simuler ces mouvements d’eau sur la plate-forme Coriolis. « Cette cuve tournante de 13 mètres de diamètre permet de reproduire à échelle réduite une partie des phénomènes qui se produisent dans les océans, explique Joël Sommeria, directeur du LEGI. Les canyons caractéristiques de cette région de l’antarctique sont mimés par des profils placés au fond de la piscine, et de l’eau contenant un colorant fluorescent est injectée et visualisée par un laser. Les différences de densité sont introduites en faisant varier la salinité du liquide, et la rotation de la plaque mime les effets de la rotation terrestre. »
Affiner les modèles de circulation
Les travaux récemment publiés dans Nature ont permis de mieux comprendre les mécanismes de convection et de transport de chaleur, et démontrent que le flux de chaleur provenant du large passe sous la calotte dans certaines conditions. « Dans le cas où la densité de l’eau est uniforme, le courant se trouve bloqué dans toute la profondeur par le bord de la glace et contourne la plaque. En revanche, lorsque le liquide injecté est hétérogène en densité, l’eau dense n’est pas bloquée et passe sous la calotte. » Ainsi, les expériences menées à Coriolis montrent que la proportion d’eau passant sous la glace dépend de plusieurs paramètres du courant : la vitesse, la différence de densité avec le fluide ambiant, et la forme du fond et de la plaque de glace.
Les résultats obtenus permettent déjà d’affiner les modèles de circulation océanique et de mieux cibler les campagnes de mesures. A terme, cela permettra de mieux prédire les risques d’emballement de la fonte des glaces due au réchauffement climatique.
Pour aller plus loin :
*Laboratoire des Ecoulements Géophysiques et Industriels (CNRS, Grenoble INP, UGA)