Carte du Groenland avec changements de température. Crédit d'image: ESA. Cliquez pour agrandir.
Les chercheurs ont utilisé plus d'une décennie de données provenant d'altimètres radar sur les satellites ERS de l'ESA pour produire l'image la plus détaillée à ce jour des changements d'épaisseur dans la calotte glaciaire du Groenland.
Une équipe dirigée par la Norvège a utilisé les données ERS pour mesurer les changements d'altitude de la calotte glaciaire du Groenland de 1992 à 2003, trouvant une croissance récente dans les sections intérieures estimée à environ six centimètres par an pendant la période d'étude. La recherche devrait être publiée par Science Magazine en novembre, après avoir été publiée dans le Science Express en ligne le 20 octobre.
Les altimètres radar ERS fonctionnent en envoyant 1800 impulsions radar distinctes sur Terre par seconde, puis en enregistrant le temps que prennent leurs échos pour rebondir sur 800 kilomètres vers la plate-forme satellite. Le capteur chronomètre le trajet de ses impulsions jusqu'à moins d'une nanoseconde pour calculer la distance jusqu'à la planète ci-dessous avec une précision maximale de deux centimètres.
L'ESA dispose d'au moins un altimètre radar en orbite polaire depuis juillet 1991, date de lancement de l'ERS-1. Le premier vaisseau spatial d'observation de la Terre de l'ESA a été rejoint par l'ERS-2 en avril 1995, puis le satellite Envisat à dix instruments en mars 2002.
Le résultat est un ensemble de données à long terme scientifiquement valable couvrant les océans et les terres de la Terre ainsi que les champs de glace - qui peut être utilisé pour réduire l'incertitude quant à la croissance ou à la réduction des calottes glaciaires terrestres, car les inquiétudes grandissent quant aux effets du réchauffement climatique.
La calotte glaciaire qui recouvre la plus grande île de la Terre, le Groenland, a une superficie de 1 833 900 kilomètres carrés et une épaisseur moyenne de 2,3 kilomètres. Il s'agit de la deuxième plus grande concentration d'eau douce gelée sur Terre et si elle fondait complètement, le niveau de la mer augmenterait jusqu'à sept mètres.
L'afflux d'eau douce dans l'Atlantique Nord en raison de toute augmentation de la fonte de la calotte glaciaire du Groenland pourrait également affaiblir le Gulf Stream, ce qui pourrait avoir un impact sérieux sur le climat de l'Europe du Nord et du reste du monde.
Les efforts pour mesurer les changements dans la calotte glaciaire du Groenland à l'aide d'observations sur le terrain, d'avions et de satellites ont amélioré les connaissances scientifiques au cours de la dernière décennie, mais il n'y a toujours pas d'évaluation consensuelle du bilan massique global de la calotte glaciaire. Il y a cependant des signes de fonte et d'amincissement dans les zones côtières marginales ces dernières années, ainsi que des indications que de grands glaciers de sortie du Groenland peuvent déferler, peut-être en réponse aux variations climatiques.
Les changements survenus dans la vaste zone intérieure élevée de la calotte glaciaire sont beaucoup moins connus. C'est pourquoi une équipe internationale de scientifiques - du Nansen Environmental and Remote Sensing Centre (NERSC) de Norvège, du Mohn-Sverdrup Center for Global Ocean Studies and Operational Oceanography et du Bjerknes Center for Climate Research, du Nansen International Environmental and Remote Sensing Center de Russie et des États-Unis d'Amérique Le Centre de recherche sur l'analyse des systèmes environnementaux a été contraint de dériver et d'analyser l'ensemble de données continu le plus long d'observations altimétriques par satellite des élévations de l'inlandsis du Groenland.
En combinant des dizaines de millions de points de données ERS-1 et ERS-2, l'équipe a déterminé les modèles spatiaux des variations et des changements d'élévation de surface sur une période de 11 ans.
Le résultat est une image mitigée, avec une augmentation nette de 6,4 centimètres par an dans la zone intérieure au-dessus de 1500 mètres d'altitude. Au-dessous de cette altitude, le taux de changement d'altitude est de moins 2,0 cm par an, correspondant globalement à l'amincissement signalé dans les marges de la calotte glaciaire. La tendance au-dessous de 1500 mètres n'inclut cependant pas les zones marginales à forte pente où les données altimétriques actuelles sont inutilisables.
L'augmentation spatiale moyenne est de 5,4 cm par an sur la zone d'étude, corrigée pour le soulèvement post-glaciaire du substratum rocheux sous la calotte glaciaire. Ces résultats sont remarquables car ils sont en contraste avec les précédentes découvertes scientifiques d’équilibre dans la glace de haute altitude du Groenland.
L'équipe, dirigée par le professeur Ola M. Johannessen du NERSC, attribue cette croissance intérieure de la calotte glaciaire du Groenland à l'augmentation des chutes de neige liées à la variabilité de la circulation atmosphérique régionale connue sous le nom d'oscillation nord-atlantique (NAO). Découvert pour la première fois dans les années 1920, le NAO agit de manière similaire au phénomène El Niño dans le Pacifique, contribuant aux fluctuations climatiques à travers l'Atlantique Nord et l'Europe.
En comparant leurs données à un indice du NAO, les chercheurs ont établi une relation directe entre le changement d'altitude de la calotte glaciaire du Groenland et les fortes phases positives et négatives du NAO pendant l'hiver, qui contrôlent en grande partie la température et les précipitations au Groenland.
Le professeur Johannessen a commenté: "Cette forte corrélation négative entre les changements d'altitude hivernaux et l'indice NAO, suggère un rôle sous-estimé de la saison d'hiver et du NAO pour les changements d'altitude - un joker dans les scénarios de bilan massique de la calotte glaciaire du Groenland sous le réchauffement climatique."
Il a averti que la croissance récente constatée par le relevé d'altimétrie radar ne reflète pas nécessairement une tendance à long terme ou future. Avec la variabilité naturelle du cycle climatique des hautes latitudes qui comprend le NAO étant très important, même un ensemble de données de 11 ans reste court.
"Il est clairement nécessaire de poursuivre la surveillance en utilisant de nouveaux altimètres satellitaires et d'autres observations, ainsi que des modèles numériques pour calculer le bilan de masse de la calotte glaciaire du Groenland", a ajouté Johannessen.
Des études de modélisation du bilan massique de la calotte glaciaire du Groenland sous le réchauffement climatique en serre ont montré que des augmentations de température jusqu'à environ 3 ° C conduisent à des changements positifs de bilan massique à haute altitude - en raison de l'accumulation de neige - et négatifs à basse altitude - en raison de la fonte des neiges dépassant l'accumulation.
Ces modèles sont en accord avec les nouveaux résultats d'observation. Cependant, une fois ce seuil atteint, potentiellement au cours des cent prochaines années, les pertes dues à la fonte dépasseraient l'accumulation due à l'augmentation des chutes de neige - puis l'effondrement de la calotte glaciaire du Groenland serait en marche.
Un article publié dans Science en juin de cette année a détaillé les résultats d'une analyse similaire de la calotte glaciaire antarctique basée sur des données d'altimètre radar ERS, réalisée par une équipe dirigée par le professeur Curt Davis de l'Université du Missouri-Columbia.
Les résultats ont montré un épaississement en Antarctique oriental de l'ordre de 1,8 cm par an, mais un amincissement sur une partie substantielle de l'Antarctique occidental. Les données n'étaient pas disponibles pour une grande partie de la péninsule Antarctique, sous réserve de l'amincissement récent de la calotte glaciaire en raison du réchauffement climatique régional, là encore en raison des limites des performances actuelles de l'altimètre radar.
La mission CryoSat de l'ESA, perdue lors du lancement le 8 octobre, transportait le premier altimètre radar au monde spécialement conçu pour être utilisé à la fois sur la glace terrestre et la glace de mer. Dans le contexte des calottes glaciaires terrestres, CryoSat aurait été capable d'acquérir des données sur des marges de glace à forte pente qui restent invisibles aux altimètres radar actuels - ce sont les régions mêmes où se produisent les plus grandes pertes.
Des efforts sont actuellement en cours pour étudier la possibilité de construire et de piloter un CryoSat-2, avec une décision à prendre d'ici la fin de l'année. Dans l'intervalle, le précieux relevé climatologique de changement de la calotte glaciaire établi par ERS et Envisat continuera d'être étendu.
Source d'origine: communiqué de presse de l'ESA
