Le glacier Thwaites menacé par le réchauffement de la mer

Sep 07, 2023

NevadaAujourd'hui

Ted Scambos, co-chercheur principal de l'Université du Colorado, Boulder, apporte les derniers ajustements à l'équipement de la tour en vue de l'hiver 2022-2023 en Antarctique.

Ted Scambos, co-chercheur principal de l'Université du Colorado, Boulder, apporte les derniers ajustements à l'équipement de la tour en vue de l'hiver 2022-2023 en Antarctique.

Ted Scambos, co-chercheur principal de l'Université du Colorado, Boulder, apporte les derniers ajustements à l'équipement de la tour en vue de l'hiver 2022-2023 en Antarctique.

Le glacier Thwaites, dans l'ouest de l'Antarctique, s'érode de l'océan et coule plus rapidement chaque année, menaçant de reculer et de s'effondrer d'ici quelques décennies à quelques siècles. Si c'est le cas, il entraînera potentiellement une grande partie de la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental avec lui. La région a suffisamment de glace pour élever le niveau de l'océan jusqu'à 10 pieds. Le professeur du College of Science, Scott Tyler, et son directeur de laboratoire, Chris Kratt, travaillent avec une équipe internationale de scientifiques pour déterminer à quel moment cela pourrait se produire.

"Sur la base des travaux les plus récents, la partie flottante du glacier Thwaites pourrait se désagréger en aussi peu que trois à cinq ans", a déclaré Tyler, hydrologue et membre de l'équipe de l'International Thwaites Glacier Collaboration ou ITGC. "Après cela, rien n'empêche le glacier et le reste de la glace de l'Antarctique occidental de fondre dans l'océan, et cela pourrait éventuellement conduire à une augmentation significative du niveau de la mer à l'échelle mondiale. Combien de temps cela prendra est encore une question scientifique ouverte, mais nous ne parlons pas ici du temps géologique, mais plutôt de ses décennies à des siècles et les communautés côtières devront atténuer et prendre des décisions dans les années à venir.

"Notre travail vise à réduire la fenêtre de temps afin que nous sachions à quoi nous attendre et que nous puissions élaborer des plans efficaces et efficients pour protéger les infrastructures critiques le long de nos côtes, telles que les villes, les ports d'expédition, les installations pétrochimiques et même les usines de traitement des eaux usées, dont beaucoup qui sont situés sur les côtes actuelles."

Crevasse sur le glacier Thwaites

Pour mettre la taille du glacier en perspective, il est un peu plus grand que la Floride. Il fait plus d'un mile d'épaisseur en moyenne, certains au-dessus de la ligne de flottaison et d'autres en dessous. L'ITGC est un projet international soutenu par la National Science Foundation des États-Unis et le National Environmental Research Council du Royaume-Uni, et implique une équipe internationale d'environ 100 scientifiques et ingénieurs cherchant à élucider le mystère du glacier, désormais surnommé par certains " Glacier de l'apocalypse."

"L'incursion d'eau de mer chaude est le coupable qui pourrait conduire à débrancher le bouchon qui empêche la masse de neige et de glace d'entrer dans l'océan", a déclaré Kratt.

L'équipe se concentre sur la plate-forme de glace de 60 kilomètres de large à l'avant du glacier Thwaites, qui s'étend au-delà du littoral de l'Antarctique et forme une plate-forme de glace flottante de 800 pieds d'épaisseur sur la mer d'Amundsen.

Tyler et Kratt utilisent une technologie laser de pointe pour surveiller à la fois la température et les vibrations dans un câble à fibre optique de près d'un kilomètre de long qui a été installé à travers la banquise dans l'océan en dessous. Le câble agit comme un thermomètre, mesurant en continu la température environ tous les 20 pouces dans la glace et l'eau. Cela permet à l'équipe de surveiller l'épaisseur de la plate-forme de glace et le flux de marée et l'incursion d'eau chaude sous la plate-forme flottante. La surveillance des vibrations est une étude pilote qui se poursuivra plus tard cette année.

Tyler et Kratt, qui font tous deux partie du Département des sciences et de l'ingénierie géologiques, ont commencé à travailler avec l'International Thwaites Glacier Collaboration en 2019, apportant au projet leur expérience de la technologie de détection de température distribuée par fibre optique. Tyler avait une expérience antérieure en Antarctique, dirigeant une équipe qui a foré un trou de forage et utilisé la fibre optique pour mesurer la température de la glace et de la mer sur la plate-forme de glace McMurdo de 2011 à 2013.

Leur projet actuel s'appelle TARSAN – Thwaites Amundsen Regional Survey and Network – et est dirigé par l'Oregon State University. L'Université du Colorado, l'Université d'Alaska Fairbanks et l'Université Temple sont des collaborateurs américains avec plusieurs institutions britanniques. C'est l'un des huit projets qui composent l'International Thwaites Glacier Collaboration. Le programme de recherche représente le programme scientifique de terrain le plus vaste et le plus complexe sur un seul glacier de l'histoire de l'Antarctique.

Le site du projet TARSAN, avec deux stations multicapteurs automatisées installées sur la plate-forme glaciaire orientale de Thwaites en janvier 2020, se trouve à environ 800 milles désolés de la principale base antarctique américaine de la station McMurdo. L'Antarctique occidental est la partie la plus orageuse du continent le plus orageux du monde. Les deux stations automatisées enregistrent des données météorologiques, des positions GPS et des profils de température par fibre optique tout au long de l'année, même dans les conditions météorologiques les plus difficiles. Cela comprend des vents de force ouragan qui ont partiellement effondré la tour des instruments et arraché deux des panneaux solaires. Les chutes de neige ont enseveli l'équipement de la station inférieure sous 20 pieds de neige. Une partie des données était téléchargée chaque jour par téléphone satellite.

"Chris est parti pour l'Antarctique en novembre 2021 pour entretenir les amarres et obtenir l'ensemble des données", a déclaré Tyler. "Nous ne pouvions transmettre que des enregistrements condensés et raccourcis car les téléphones satellite transmettaient à environ 300 bauds, l'équivalent de la vitesse d'Internet au début des années 1990. Heureusement, les tours étaient bien câblées et malgré le fait qu'elles étaient partiellement enfouies dans le manteau neigeux et frappées par des hautes vents, ils ont résisté aux éléments et ont préservé l'intégralité des ensembles de données."

Se rendre au site de recherche n'a pas été une mince affaire.

"Le premier vol a commencé à Albany, New York avec une compagnie aérienne/un vol affrété par la NSF avec de nombreux chercheurs à bord", a déclaré Kratt. "Nous avons eu quatre jours de quarantaine isolée avant l'embarquement, puis nous avons été masqués pendant près de 24 heures pour arriver en Nouvelle-Zélande, avec une longue escale à Hawaï. Et ils ne nous ont pas du tout laissé sortir de l'avion. Une fois sur place ils nous ont mis en quarantaine dans une chambre d'hôtel pendant deux semaines supplémentaires, puis nous avons volé dans un avion militaire C-130 pendant huit heures et demie de plus jusqu'à la glace - et avons atterri à la station McMurdo."

Outre les défis habituels liés aux opérations en Antarctique, il y avait des défis logistiques associés à Covid-19. Les trois semaines de travail sur le terrain prévues n'ont cessé de se réduire avant que l'équipe TARSAN de cinq personnes ne se rende finalement de la station McMurdo à la base d'été éloignée appelée WAIS Divide, dans un autre vol de cinq heures.

"Il y avait vingt personnes dans le camp et la température moyenne était toujours bien en dessous de zéro, malgré 24 heures de lumière du jour." dit Kratt.

L'équipe a campé à la base éloignée pendant neuf jours. Des fenêtres météo étroites ont donné à l'équipe seulement trois bonnes journées pour effectuer le voyage aller-retour de quatre heures et 600 milles via un petit avion Twin Otter de WAIS Divide aux stations sur la plate-forme de glace orientale de Thwaites.

"Pendant la plupart des trois excursions d'une journée - aller et retour - il fait froid et ennuyeux avec juste de la glace plate, de la neige ou des nuages ​​à voir pendant les deux heures de vol, mais à mesure que vous vous rapprochez de la côte, cela devient très surréaliste dans un façon passionnante », a déclaré Kratt. "L'une des premières choses que vous commencez à voir est la crevasse, les énormes déchirures dans la glace du glacier, puis le bord brisé de la banquise. Certaines crevasses montrent de la "glace sale", des sédiments regelés où l'eau de mer boueuse s'infiltre dans les fractures sur le fond de la glace. Il y avait quelque chose de grandiose à voir des deux côtés de l'avion.

Kratt a décrit ce qu'il a vu alors qu'ils se rapprochaient du site d'étude : d'énormes blocs de glace - la plate-forme de glace qui s'effondre avec des morceaux de glace de la taille d'un bloc de ville, certains de plus de 300 pieds de haut - "comme des blocs de ville avec des bâtiments dessus" comme à perte de vue.

Lorsque le petit avion a atterri sur les sites des deux stations automatisées (à quelques kilomètres l'une de l'autre), Kratt a pu voir les dégâts causés par les vents de force ouragan de catégorie 5. La tour de données de télécommunications était pliée, un câble de support cassé et un panneau solaire était suspendu par un fil et à peine suspendu au-dessus de la neige. L'équipement d'enregistrement a été enterré sous 20 pieds de neige compactée.

"Toute l'instrumentation a été déployée, puis le COVID a frappé, il n'y a donc pas eu de saison sur le terrain en 2021", a déclaré Kratt. "Les données étaient reçues quotidiennement par modem satellite (très lent). Mais le système était relativement fiable car il avait été testé sur le terrain lors de recherches antérieures sur la plate-forme de glace McMurdo il y a quelques années pour mesurer la température de la plate-forme de glace et de l'océan."

Pour récupérer certains des instruments enfouis dans les 20 pieds de neige, ils ont utilisé une scie à chaîne et des pelles pour creuser la grande fosse avec des gradins pour descendre jusqu'au fond.

"Nous avons été extrêmement chanceux d'avoir accès à cet équipement, surtout dans le peu de temps dont nous disposions", a déclaré Kratt. "Heureusement, les pilotes ont participé au creusement."

Pendant que les pilotes étaient occupés à creuser, Kratt était occupé à télécharger toutes les données de détection de température distribuée.

"C'était un grand soulagement de voir toutes les données intactes et récupérables", a-t-il déclaré. "Comme notre temps a été écourté, nous avons dû être plus organisés et redéfinir les priorités de ce que nous pouvions faire."

Il est revenu de l'Antarctique en janvier 2022 avec un trésor de températures océaniques sous la banquise sur une période de 14 mois.

"Les systèmes DTS ont très bien fonctionné tout au long des deux premières années de surveillance, avec quelques interruptions dues à l'électricité au milieu de l'hiver", a déclaré Tyler. "Nous avons d'excellents profils thermiques et pouvons voir qu'au cours de l'année 2, la couche limite de l'océan de glace est considérablement amincie et stabilisée tandis que la fonte basale est très modeste sur les deux sites d'amarrage."

Les amarres et la fibre optique continueront de collecter des données sous la banquise jusqu'au début de 2023 au moins. Erin Pettit de l'Oregon State University dirigera l'équipe TARSAN pendant la saison de terrain 2023, lorsqu'elle récupérera les données DTS et effectuera une étude sismique ( études vibratoires) à l'aide de lasers et de câbles à fibres optiques.

Tyler est professeur de la Fondation et directeur des Centers for Transformative Environmental Sensing Programs, un centre d'instruments soutenu par la National Science Foundation qui se concentre sur le développement de la détection par fibre optique distribuée, de la télédétection d'aéronefs sans pilote et de capteurs environnementaux innovants.

Kratt enseigne la géophysique appliquée et est le responsable du laboratoire CTEMPS.

Pour plus d'informations sur l'ensemble du projet, visitez le site Web du projet ITGC.

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