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L'eau de fonte qui s'infiltre sous les glaciers arctiques met les plus épais et les plus rapides en danger d'effondrement soudain

Alors que le changement climatique réchauffe la planète, les glaciers fondent as well as rapidement et les scientifiques craignent que beaucoup ne s’effondrent d’ici la fin du siècle, élevant considérablement le niveau de la mer et inondant les villes côtières et les nations insulaires.

Un scientifique de l’Université de Californie à Berkeley a maintenant créé un modèle amélioré de mouvement glaciaire qui pourrait aider à identifier les glaciers de l’Arctique et de l’Antarctique les plus susceptibles de glisser rapidement vers le bas et de tomber dans l’océan.

Le nouveau modèle, publié la semaine dernière dans la revue The Cryosphere, intègre les effets de l’eau de fonte qui s’infiltre à la foundation d’un glacier et lubrifie son écoulement descendant. Le nouveau modèle physique prédit que les glaciers les moreover vulnérables sont les plus épais qui ont un historique d’écoulement in addition rapide, même lorsque cet écoulement rapide est périodique.

“Le modèle suggère que les glaciers épais et à écoulement rapide sont furthermore sensibles à la lubrification que les glaciers minces et lents”, a déclaré Whyjay Zheng, chercheur postdoctoral au département des statistiques de l’UC Berkeley. “Les données des glaciers du Groenland soutiennent cette nouvelle découverte, indiquant que ces bêtes glaciaires rapides et épaisses pourraient être moreover instables que nous ne le pensions sous le réchauffement climatique.”

Zheng a construit le nouveau modèle pour incorporer un mécanisme qui a pris in addition d’importance avec le réchauffement climatique : l’eau de fonte pénétrant jusqu’au fond des glaciers et lubrifiant leur mouvement de descente sur le substratum rocheux. L’Arctique et l’Antarctique se sont réchauffés additionally que le reste du monde – en mars, l’Antarctique a enregistré des températures record de 70 degrés Fahrenheit au-dessus de la normale, tandis que certaines events de l’Arctique étaient as well as chaudes de moreover de 60 degrés que la moyenne. Le temps additionally chaud provoque la development de lacs d’eau de fonte sur de nombreux glaciers, en particulier ceux du Groenland. Les lacs peuvent traverser le fond des glaciers par un processus appelé hydrofracture ou s’écouler vers le fond à travers des crevasses à proximité.

Les glaciologues ont déjà vu que l’accélération et le ralentissement des glaciers sont liés à ce qui se passe à l’avant des glaciers, là où la glace se fond dans l’océan et rencontre des eaux in addition chaudes. Les observations montrent que pour beaucoup de ces glaciers marins, lorsque les fronts fondent ou vêlent dans l’océan, les glaciers restants ont tendance à s’accélérer. Lorsque les fronts avancent dans l’océan, les glaciers ralentissent. En conséquence, l’accent a été mis principalement sur ce qui se passe au terminus glaciaire.

Mais la lubrification basale par l’eau de fonte semble créer une boucle de rétroaction qui accélère les glaciers qui ont déjà accéléré pour d’autres raisons, comme des changements au terminus.

« Au Groenland, la vitesse du glacier semble être principalement contrôlée par la place du terminus : si le terminus recule, alors le glacier accélérera si le terminus avance, le glacier ralentira », a déclaré Zheng. “Les gens pensent que c’est probablement la principale raison pour laquelle les glaciers du Groenland peuvent accélérer ou ralentir. Mais maintenant, nous commençons à penser qu’il existe un autre moyen, peut-être additionally rapide, de ralentir ou d’accélérer les glaciers  : la lubrification basale.”

Zheng a donc entrepris de modifier le modèle de perturbation commun de l’écoulement des glaciers pour prendre en compte la lubrification par l’eau de fonte, en utilisant des équations normal d’écoulement des fluides.

Il a testé les prédictions du modèle sur des glaciers au Groenland, qui fait partie du Danemark, et à Svalbard, un archipel norvégien. La prédiction selon laquelle les glaciers additionally épais et in addition rapides sont moreover susceptibles de s’amincir et de se déverser dans l’océan correspond aux observations de l’écoulement des glaciers sur une période de 20 ans, de 1998 à 2018.

“La lubrification basale crée une boucle de rétroaction good”, a déclaré Zheng. “Les glaciers les furthermore rapides sont as well as susceptibles de répondre in addition rapidement à la lubrification basale, et l’accélération suivante les rend moreover enclins aux lubrifications futures. Par exemple, si un glacier coule 3 kilomètres par an et que la lubrification basale se produit soudainement, il réagira si vite que vous pouvez voir la fluctuation de la vitesse, probablement quelques jours furthermore tard, par rapport à un autre glacier qui coulerait à 100 mètres par an.”

L’implication est que les glaciers épais et rapides autour de l’Arctique et de l’Antarctique devraient être surveillés fréquemment, tout comme les glaciers sont maintenant surveillés pour les changements au terminus, afin d’anticiper les rejets de grands icebergs dans l’océan qui pourraient avoir un affect sur le niveau de la mer. De meilleures façons de mesurer la lubrification basale sont également nécessaires, a déclaré Zheng.

“Si le glacier a le potentiel d’être perturbé en peu de temps et de drainer une grande partie de la glace dans l’océan, peut-être d’ici un an ou deux, cela pourrait être quelque selected dont nous devons nous inquiéter”, a-t-il déclaré.

Zheng, qui a une formation en géophysique, en sciences planétaires et en télédétection, s’est intéressé pour la première fois à la lubrification basale des glaciers après avoir étudié une calotte glaciaire dans l’Arctique sibérien – la calotte glaciaire de Vavilov sur l’île russe de Severnaya Zemlya – qui s’est soudainement effondrée. sur une période de quelques années, à un instant donné en 2015, accélérant jusqu’à 9 kilomètres par an. Après avoir analysé l’événement, il a déterminé que la calotte glaciaire stationnaire s’était transformée en un courant de glace – un glacier à écoulement rapide – en si peu de temps en raison de la lubrification basale et de l’avancée du terminus dans l’océan, ce qui a réduit la friction à l’avant du glacier qui retenait le glacier. Environ 11% de la calotte glaciaire s’est déversée dans l’océan entre 2013 et 2019.

“C’est la première fois que nous assistons à un effondrement aussi gigantesque d’une calotte glaciaire”, a-t-il déclaré. “Une fois qu’il a commencé à accélérer, il a maintenu sa vitesse pendant longtemps. Nous pensons que l’une des raisons les in addition probables est qu’il a créé de nombreuses crevasses à la surface, et ces crevasses sont des pipelines permettant à l’eau de fonte de area de descendre dans le fond du glacier. Désormais, l’eau descend furthermore facilement et réduit efficacement la friction, de sorte que le glacier peut continuer à glisser rapidement, et encore additionally rapidement si le climat se réchauffe davantage.

Zheng prévoit de tester le nouveau modèle sur certains des glaciers marins de l’Antarctique. Pendant ce temps, grâce à une nouvelle plate-forme en ligne appelée Jupyter Ebook, n’importe qui peut exécuter les données de Zheng à travers les équations du modèle et le code Python pour reproduire ses résultats – une norme de publication qui, espère-t-il, deviendra monnaie courante pour la recherche sur les mégadonnées à l’avenir.

Le travail a été partiellement soutenu par le projet Jupyter rencontre la Terre, qui est financé par le programme EarthCube de la Nationwide Science Foundation (1928406, 1928374).