Équipe de recherche examinant le fond marin près du glacier Thwaites. Crédit : Alex Mazur / British Antarctic Survey
La disparition de la calotte glaciaire constitue la plus grande menace d’élévation du niveau de la mer au cours de ce siècle.
Le glacier Thwaites de l’Antarctique, parfois appelé glacier Doomsday, recule rapidement alors qu’un océan qui se réchauffe efface lentement sa glace d’en bas, entraînant un écoulement plus rapide, plus de fracturation et une menace d’effondrement, selon une équipe internationale de scientifiques. Le glacier a la taille de la Floride ou de la Grande-Bretagne et contribue actuellement à quatre pour cent de l’élévation annuelle du niveau de la mer dans le monde. S’il s’effondre, le niveau mondial de la mer augmentera de plusieurs mètres, plaçant des millions de personnes vivant dans les villes côtières dans des zones à risque d’inondations extrêmes.
« Thwaites est le glacier le plus large du monde », a déclaré Ted Scambos, chercheur principal à l’Institut coopératif de recherche en sciences de l’environnement (CIRES). « Il a doublé sa vitesse de sortie au cours des 30 dernières années, et le glacier dans son ensemble contient suffisamment d’eau pour élever le niveau de la mer de plus de deux pieds. Et cela pourrait entraîner une élévation encore plus importante du niveau de la mer, jusqu’à 10 pieds, si cela entraîne les glaciers environnants. »
Scambos est le coordinateur principal américain de l’International Thwaites Glacier Collaboration (ITGC) : une équipe de près de 100 scientifiques financée par la US National Science Foundation et le UK Natural Environment Research Council se consacre à l’étude du glacier vulnérable. La collaboration de cinq ans vise à collecter des données instrumentales sur tout le glacier et l’océan adjacent, et à modéliser l’écoulement glaciaire et l’avenir de la calotte glaciaire. Leur travail a révélé des changements majeurs dans la glace, l’eau environnante et la zone où elle flotte sur le substrat rocheux ci-dessous.
Langue du glacier Thwaites. Crédit : NASA
Thwaites se trouve dans l’Antarctique occidental, traversant une étendue de 120 km de côtes gelées. Un tiers du glacier, le long de son côté est, coule plus lentement que le reste – il est soutenu par une plate-forme de glace flottante, une extension flottante du glacier qui est maintenue en place par une montagne sous-marine. La banquise agit comme une entretoise qui empêche un écoulement plus rapide de la glace en amont. Mais l’accolade de la glace ralentissant Thwaites ne durera pas longtemps, a déclaré Erin Petitt, professeur agrégé à l’Oregon State University.
Sous la surface, l’eau plus chaude de l’océan circulant sous le côté est flottant attaque ce glacier sous tous les angles, a découvert son équipe. Cette eau fait fondre la glace directement en dessous et, ce faisant, le glacier perd son emprise sur la montagne sous-marine. Des fractures massives se sont formées et se développent également, accélérant sa disparition, a déclaré Pettit. Cette extension flottante du glacier Thwaites ne survivra probablement que quelques années de plus.
Chauffe-eau utilisés par l’équipe de Davis pour percer un trou dans la calotte glaciaire, prendre des mesures et déployer des instruments. Crédit : Peter Davis/BAS
L’eau chaude est également une menace pour la “zone d’échouage”, la zone où le glacier décolle du fond marin, a déclaré Peter Davis, océanographe physique au British Antarctic Survey. Davis et son équipe utilisent de l’eau chaude pour percer des trous d’accès depuis la surface de la banquise jusqu’à la cavité océanique des centaines de mètres plus bas. Ils ont découvert que les eaux océaniques dans la zone d’échouage sont chaudes, selon les normes polaires, et salées, et génèrent des conditions idéales pour la fonte de la banquise par le dessous.
Peter Washam, chercheur associé à l’Université Cornell, étudie également la zone de mise à la terre. Son équipe a descendu un robot sous-marin télécommandé à travers le trou de forage pour prendre des mesures de l’océan, de la glace et du fond marin dans cette région. Ils ont cartographié ces propriétés jusqu’au point où la glace et le fond marin sont entrés en contact. Washam décrit la zone d’échouage comme «chaotique», avec de l’eau chaude, de la glace accidentée et un fond escarpé et en pente qui permet à l’eau de faire fondre rapidement la calotte glaciaire par le bas.
Mais en amont de cette ligne de flottaison, les chercheurs ont découvert que l’eau est en fait pompée sous la calotte glaciaire à une courte distance par les marées. Lizzy Clyne, professeure adjointe au Lewis and Clark College, et leur équipe étudient le mécanisme de pompage par marée qui force physiquement l’eau chaude entre la glace et le substrat rocheux à Thwaites. La partie flottante du glacier monte et descend avec les marées et ce mouvement agit comme un levier, pompant de l’eau sous la calotte glaciaire. En outre, en aval de la zone d’échouage au fond de la plate-forme de glace flottante, l’étirement et la fonte constants créent rapidement de longs canaux à travers la glace où l’eau peut s’écouler, ce qui a un impact sur la stabilité à long terme de la plate-forme de glace, a déclaré Clyne.
Au fur et à mesure que Thwaites se retire en amont et dans la calotte glaciaire, il peut former de très hautes falaises de glace au bord de l’océan. Anna Crawford, chercheuse postdoctorale à l’Université de St. Andrews, et son équipe utilisent la modélisation informatique pour étudier la rupture des falaises de glace : un processus par lequel la glace peut briser les extrémités du glacier dans l’océan. Le processus peut prendre de nombreuses formes, mais toutes pourraient conduire à un recul très rapide du glacier massif. La forme du substratum rocheux de l’Antarctique occidental rend la région vulnérable à un recul rapide par rupture de falaise de glace, car des falaises de plus en plus hautes pourraient être exposées à mesure que la glace se retire. Cela pourrait conduire à une réaction en chaîne de fracturation, entraînant un effondrement, a déclaré Crawford. Un défi pour l’équipe est d’évaluer si, quand et à quelle vitesse cela pourrait se produire, mais une perte de glace majeure est possible d’ici plusieurs décennies à quelques siècles.
“Si Thwaites devait s’effondrer, il entraînerait avec lui la majeure partie de la glace de l’Antarctique occidental”, a déclaré Scambos. « Il est donc essentiel d’avoir une image plus claire de la façon dont le glacier se comportera au cours des 100 prochaines années. » La recherche de l’ITCG, y compris les projections futures du niveau de la mer, sera vitale pour les décideurs politiques dans leurs efforts pour atténuer et s’adapter aux impacts de l’élévation mondiale du niveau de la mer, a déclaré l’équipe.
Ce travail a été présenté à l’AGU Fall Meeting lors d’une conférence de presse le 13 décembre.
