La cartographie sous-marine révèle de nouvelles informations sur la fonte des glaces de l’Antarctique

Une équipe de recherche internationale, composée de scientifiques de l’Université d’East Anglia (UEA), a déployé un submersible sans pilote sous la plate-forme de glace Dotson, dans l’Antarctique occidental. Le véhicule sous-marin, baptisé « Ran », a été programmé pour plonger dans la cavité de la plate-forme de glace de 350 mètres d’épaisseur et pour scanner la glace au-dessus à l’aide d’un sonar sophistiqué.

En 27 jours, le sous-marin a parcouru plus de 1 000 kilomètres dans les deux sens sous le plateau, atteignant 17 kilomètres dans la cavité.

Une plate-forme de glace est une masse de glace glaciaire, alimentée par des glaciers tributaires, qui flotte dans la mer au-dessus d’une cavité de plate-forme de glace. La plate-forme de glace Dotson fait partie de la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental, à côté du glacier Thwaites, et est considérée comme ayant un impact potentiellement important sur l’élévation future du niveau de la mer en raison de sa taille et de son emplacement.

Les chercheurs présentent les résultats de cette étude unique dans un article intitulé « Tourbillons et écopes : la fonte de la base de glace révélée par l’imagerie multifaisceaux d’une plate-forme de glace de l’Antarctique », publié dans la revue Progrès scientifiques.

Les chercheurs ont découvert certaines choses qui correspondaient à leurs attentes. Par exemple, le glacier fond plus rapidement là où de forts courants sous-marins érodent sa base. Grâce au submersible, ils ont pu mesurer pour la première fois les courants sous le glacier et prouver pourquoi la partie occidentale de la plate-forme de glace de Dotson fond si vite. Ils ont également trouvé des preuves d’une fonte très importante au niveau des fractures verticales qui s’étendent à travers le glacier.

L’équipe a cependant observé de nouveaux motifs sur la base du glacier qui soulèvent des questions. La cartographie a montré que la base n’est pas lisse, mais qu’il y a un paysage glaciaire de pics et de vallées avec des plateaux et des formations ressemblant à des dunes de sable. Les chercheurs émettent l’hypothèse que ces formations pourraient avoir été formées par l’écoulement de l’eau sous l’influence de la rotation de la Terre.

Anna Wåhlin, auteure principale et professeure d’océanographie à l’université de Göteborg en Suède, a déclaré : « Nous avons déjà utilisé des données satellite et des carottes de glace pour observer l’évolution des plateformes de glace au fil du temps. En faisant naviguer le submersible dans la cavité, nous avons pu obtenir des cartes haute résolution de la face inférieure de la glace. C’est un peu comme voir l’arrière de la Lune pour la première fois. »

L’expédition a été menée dans les régions de glace dérivante de l’Antarctique occidental en 2022 lors d’une croisière de recherche pour le projet TARSAN, une initiative qui fait partie de l’International Thwaites Glacier Collaboration. Le projet étudie comment les processus atmosphériques et océaniques influencent le comportement des plateformes de glace Thwaites et Dotson, des plateformes de glace voisines qui se comportent différemment.

Le co-auteur, le Dr Rob Hall, de l’École des sciences de l’environnement de l’UEA, a codirigé la croisière sur le RV Nathaniel B Palmer, sur lequel les observations ont été effectuées de janvier à mars 2022. Il a déclaré : « Anna et son équipe ont piloté avec succès leur véhicule sous-marin autonome « ​​Ran » sur plus de 1 000 km sous la plate-forme de glace de Dotson, collectant une vaste gamme de données et d’échantillons, qui prendront plusieurs années à traiter et à analyser.

« Les incroyables images haute résolution de la face inférieure de la plate-forme de glace sont la cerise sur le gâteau et ouvriront une toute nouvelle voie de recherche scientifique. »

Karen Heywood, également de l’UEA et co-auteure, est la scientifique principale du projet TARSAN au Royaume-Uni. Elle a déclaré : « Ce projet a été passionnant. Lorsqu’Anna nous a envoyé les premières images de la face inférieure de la plate-forme de glace de Dotson, nous étions ravis – personne n’avait jamais vu cela auparavant. Mais nous étions également déconcertés – il y avait des fissures et des tourbillons dans la glace auxquels nous ne nous attendions pas. Cela ressemblait davantage à de l’art !

« Nous nous sommes demandés ce qui pouvait être à l’origine de ces phénomènes. Tous les glaciologues et océanographes du projet TARSAN se sont réunis pour réfléchir à des idées. Cela a été un véritable travail de détective : la physique océanique fondamentale a été utilisée pour tester les théories sur la forme et la taille des motifs sous la glace. Nous avons pu montrer pour la première fois certains des processus qui font fondre la face inférieure des plateformes de glace.

Le professeur Heywood a ajouté : « Ces plateformes de glace flottent déjà sur la mer, donc leur fonte n’affecte pas directement le niveau de la mer. Cependant, en fin de compte, la fonte des plateformes de glace provoque un écoulement plus rapide des glaciers terrestres plus en amont et leur déstabilisation, ce qui conduit à une élévation du niveau de la mer. Ces nouvelles observations aideront donc la communauté des modélisateurs de la glace à réduire les grandes incertitudes concernant le niveau futur de la mer. »

Les scientifiques se rendent désormais compte qu’il reste une multitude de processus à découvrir lors de futures missions de recherche sous les glaciers.

« La cartographie nous a fourni de nouvelles données que nous devons examiner de plus près. Il est clair que de nombreuses hypothèses antérieures sur la fonte des glaciers sont erronées. Les modèles actuels ne peuvent pas expliquer les schémas complexes que nous observons. Mais avec cette méthode, nous avons de meilleures chances de trouver des réponses », a déclaré le professeur Wåhlin.

« Il est nécessaire de disposer de meilleurs modèles pour prédire la vitesse à laquelle les plateaux de glace fondront à l’avenir. Il est passionnant de voir les océanographes et les glaciologues travailler ensemble, en combinant la télédétection avec les données océanographiques de terrain. Cela est nécessaire pour comprendre les changements glaciologiques en cours, dont la force motrice se trouve dans l’océan. »

En janvier 2024, le groupe est retourné avec Ran sur la plateforme de glace de Dotson pour répéter les relevés, dans l’espoir de documenter les changements. Cependant, ils n’ont pu effectuer qu’une seule plongée avant que Ran ne disparaisse sous la glace.

« Bien que nous ayons obtenu des données précieuses, nous n’avons pas obtenu tout ce que nous espérions », a déclaré le professeur Wåhlin. « Ces avancées scientifiques ont été rendues possibles grâce au submersible unique qu’était Ran. Ces recherches sont nécessaires pour comprendre l’avenir de la calotte glaciaire de l’Antarctique, et nous espérons pouvoir remplacer Ran et poursuivre cet important travail. »