Des vents améliorés vers l’ouest entraînent une augmentation du transport de chaleur océanique vers la calotte glaciaire de l’Antarctique orient

Un groupe de recherche dirigé par le professeur agrégé Kohei Mizobata, Université de Science et technologie maritimes de Tokyo, y compris des chercheurs de l’Institut national de recherche polaire, de l’Agence japonaise pour les sciences et la technologie de la terre marine, et l’Institut de science à basse température (Université d’Hokkaido), a constaté que des vents d’occasion westerly améliorés associés au réchauffement mondial se renforceront les circonstances horlogères et le transport de la chaleur à la chaleur sur la glace à l’Est dans la zone de glace orientale.

La perte de la calotte glaciaire antarctique a traditionnellement été citée comme l’une des principales causes de l’élévation mondiale du niveau de la mer. La fonte due à l’afflux de l’eau de mer chaude de l’océan ouvert a été particulièrement mise en évidence comme un facteur contribuant à la perte de la calotte glaciaire antarctique. D’un autre côté, une compréhension de la réponse de la calotte glaciaire antarctique au réchauffement climatique en cours a été souhaitée.

En utilisant à l’origine des données sur la topographie dynamique des océanes dérivées par satellite et des données de réanalyse atmosphérique, ce groupe de recherche a non seulement précisé que les circulations dans le sens horaire transportant l’eau de mer chaude vers la calotte glaciaire antarctique sont dispersées dans la région côtière de l’Antarctique oriental, mais ont également révélé que le renforcement des vents de l’ouest améliore ces circulations océaniques et le transport de chaleur associé par l’analyse statistique.

Sur la base des résultats de cette étude, la circulation accrue de l’océan et le transport de chaleur dans la région côtière de l’Antarctique oriental et la fusion accélérée de la calotte glaciaire devraient se produire en raison du réchauffement climatique. Les résultats de cette étude devraient également aider à améliorer la précision des projections futures de l’élévation du niveau de la mer. Ces résultats ont été publiés dans Lettres de recherche géophysique.

Contexte de la calotte glaciaire de l’Antarctique

Environ 90% de la glace sur Terre est située en Antarctique; Si toute cette glace devait fondre, le niveau mondial de la mer augmenterait de plus de 50 mètres. De plus, les calottes glaciaires de l’ouest de l’Antarctique et de l’Antarctique orientale pourraient être érodées par l’eau de mer à l’équivalent de 3,4 m et 19,2 m de l’élévation mondiale du niveau de la mer, respectivement. La fusion de la calotte glaciaire antarctique a été signalée principalement dans l’ouest de l’Antarctique, mais récemment la fusion de l’eau de mer chaude dans le glacier Totten, l’un des plus grands glaciers de l’Antarctique orientale, a commencé à être noté.

Les projections futures basées sur des scénarios de réchauffement climatique indiquent que le niveau de la mer augmentera de 0,82 m d’ici la fin du 21e siècle par rapport à la fin du 20e siècle, avec une augmentation du niveau de la mer de 0,03 à 0,34 m en raison de la fusion de la calotte glaciaire antarctique. La principale raison de l’incertitude dans cette projection future est qu’il existe de nombreuses inconnues concernant la “réponse de la calotte glaciaire antarctique au réchauffement climatique”.

Le groupe de recherche a intensivement effectué des observations in situ dans la baie Totten, avec un accent particulier sur les voies de transport de l’eau de mer chaude qui provoque la fusion de la calotte glaciaire antarctique.

En conséquence, il est devenu clair que l’eau de mer chaude transportée vers le sud (vers l’Antarctique) par les tourbillons océaniques semi-permanentes dans le bassin océanique lointain lointain est encore transporté en dessous du glacier Totten par circulation dans le sens horaire dans le baimage Totten (Fig. 1). Cependant, le «mécanisme variant dans le temps de la circulation océanique», qui est la cause de la variation de la quantité de fusion de la calotte glaciaire, est toujours inconnu, et son élucidation a été un problème urgent.

Compte tenu de ces circonstances, nous avons intégré des données d’observation par satellite, des données de réanalyse atmosphérique et des données d’observation in situ sous le projet de recherche et d’observation prioritaire de la phase X de l’observation régionale de l’Antarctique, et tenté de clarifier la circulation océanique et sa variabilité dans toute la région côtière de l’antarctique oriental, où non seulement Totten Glacier mais également des glaces côtières existent.

Les vents d’ouest renforcent la circulation dans le sens horaire

L’une des informations les plus importantes pour comprendre la circulation océanique est la distribution spatiale de la hauteur de la surface de la mer telle que déterminée par les satellites observateurs de la Terre. Normalement, la glace de mer dans les océans antarctiques et arctiques est un obstacle à l’estimation de la hauteur de la surface de la mer.

Les chercheurs ont développé une méthode pour obtenir des informations sur la hauteur de la surface de la mer, même dans les zones de la glace de mer, en extraitant uniquement le signal de la surface de la mer et en éliminant le signal de la glace de mer en fonction de la forme d’onde d’impulsion des données d’altimètre radar satellite. Ensuite, en synthétisant des informations sur la hauteur de la surface de la mer dans les eaux sans glace de mer, un nouvel ensemble de données dynamiques de topographie océanique a été construit pour la période de janvier 2011 à décembre 2022.

Les données dynamiques de topographie sur l’océan ont révélé l’existence d’une circulation dans le sens horaire non seulement dans les eaux autour du glacier Totten, mais aussi dans la baie de Prydz et de la baie de Vincennes, et que la hauteur dynamique de la surface de la mer fluctue en tandem malgré la distance spatiale entre les deux zones. Ces résultats suggèrent que les changements dans le champ atmosphérique dominent les changements dans les océans.

En outre, l’équipe a effectué une analyse de décomposition de valeur singulière sur les données dynamiques de topographie océanique et les données sur la pression du niveau de la mer fournies par le Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyenne portée. Cette analyse statistique permet l’extraction de la structure spatio-temporelle de la forte corrélation entre les deux quantités physiques (dans ce cas, la topographie dynamique de l’océan et la pression du niveau de la mer).

Les résultats montrent que des vents d’ouest améliorés dans l’est de l’Antarctique renforcent la circulation dans le sens horaire non seulement dans les baies mentionnées ci-dessus, mais aussi dans de nombreuses zones côtières de l’Antarctique oriental telles que la mer de Davis et la dépression d’Adélie (Fig. 2). Les variations de l’intensité du vent d’ouest modifient non seulement la circulation dans le sens horaire, mais aussi la quantité de transport de chaleur océanique vers la calotte glaciaire de l’Antarctique oriental.

La force du vent d’ouest est exprimée par l’indice du mode annulaire sud (SAM Index; Marshall, 2003). Le transport moyen de la chaleur océanique dans la baie Totten a été calculé pour la période d’indice SAM négatif et positif, et la différence s’est avérée être de 0,1 watts Tera (10 gigatons de mèche de calotte glaciaire, soit environ 17% de la fusion moyenne).

Les projections futures basées sur des scénarios de réchauffement climatique indiquent que les vents d’ouest se renforceront jusqu’à la seconde moitié du 21e siècle. Les résultats de cette étude indiquent une fonte améliorée de la calotte glaciaire dans la région côtière de l’Antarctique oriental via une circulation océanique améliorée sous le réchauffement climatique. Les résultats de cette étude contribueront non seulement à une compréhension complète des fluctuations de la calotte glaciaire de l’est de l’Antarctique, mais aussi à l’amélioration de la précision des prédictions de l’élévation du niveau de la mer.