Le glacier Thwaites, l'un des plus grands glaciers de l'Antarctique et l'un de ceux qui évoluent le plus rapidement, préoccupe depuis longtemps les scientifiques en raison de son potentiel d'élévation spectaculaire du niveau de la mer au niveau mondial s'il continue à reculer rapidement. De nouvelles données radar satellitaires révèlent que les processus de fonte du glacier par le bas pourraient être encore plus importants qu'on ne le pensait, avec de vastes intrusions d'eau de mer pénétrant profondément à l'intérieur des terres, sous la glace de fond du glacier. Ces résultats ont des implications majeures à la fois pour notre compréhension des glaciers de l'Antarctique et pour les projections futures de l'élévation du niveau de la mer.

Le glacier Thwaites draine un bassin massif dans l'Antarctique occidental, ce qui équivaut à une augmentation de 65 cm du niveau mondial des mers si l'ensemble du glacier disparaissait dans l'océan. Au cours des dernières décennies, il s'est aminci et a reculé à un rythme croissant, perdant environ 50 milliards de tonnes de glace par an. Sa stabilité est essentielle, car une fois le Thwaites disparu, les glaciers adjacents accéléreraient probablement leur fonte, ce qui provoquerait une élévation du niveau de la mer de plusieurs mètres au cours des siècles. Cependant, les causes exactes des changements rapides de Thwaites restent incertaines.

Traditionnellement, les scientifiques ont modélisé les glaciers comme celui de Thwaites comme ayant une limite fixe appelée "ligne d'échouage" entre l'endroit où la glace repose fermement sur le substrat rocheux et l'endroit où elle se soulève pour flotter sur l'océan. En réalité, de nouvelles données montrent que cette limite est mieux décrite comme une "zone d'échouage" de plusieurs kilomètres de large qui monte et descend avec les marées océaniques. Dans cette zone, les eaux océaniques qui se réchauffent peuvent plus facilement accéder à la face inférieure vulnérable du glacier et la ronger.

Allant plus loin, une équipe de recherche de l'Université de Californie dirigée par le glaciologue Eric Rignot a maintenant utilisé un nouvel ensemble unique d'images radar satellitaires quotidiennes pour détecter des intrusions irrégulières d'eau de mer s'étendant même au-delà de la zone d'échouage sous la glace échouée de Thwaites. En utilisant les données de la constellation de petits satellites ICEYE, qui a fourni une couverture quotidienne sans précédent au début de l'année 2023, l'équipe a cartographié en détail la façon dont la limite de la zone d'échouage de Thwaites se déplace à chaque cycle de marée.

À leur grande surprise, ils ont découvert que lors des grandes marées, l'eau de mer peut s'engouffrer jusqu'à 12 kilomètres sous le glacier, pénétrant profondément dans des zones qui, d'après les modèles, devraient être protégées par la terre. En suivant les changements subtils dans l'élévation de la surface de Thwaites, ils ont détecté certains endroits qui se gonflent en synchronisation avec les marées montantes - un signe révélateur de l'eau de mer qui est pressée par le bas, comme une vessie qui se remplit de liquide. Ces intrusions ont pris la forme d'"yeux de bœuf" circulaires d'une épaisseur allant jusqu'à 10 centimètres, centrés sur des dépressions souterraines connues.

L'équipe attribue le gonflement à l'intérieur des terres à l'eau de mer qui s'écoule à une vitesse supérieure à 50 centimètres par seconde le long du lit du glacier. Ce système de transport sous-glaciaire rapide permet à l'eau chaude de l'océan d'avoir un accès étendu pour faire fondre la glace vulnérable du sol. En effet, la chaleur nécessaire pour faire fondre seulement 3 centimètres de glace sus-jacente suffirait à réchauffer de 3 °C toute une colonne d'eau de mer d'un mètre de profondeur, ce qui réinitialiserait son potentiel de fonte pour le prochain cycle de marée.

Ces résultats jettent un nouvel éclairage sur la façon dont la chaleur des océans peut faire fondre les Thwaites de l'intérieur, même bien au-delà de l'endroit où les modèles supposent que la glace est solidement ancrée au substratum rocheux. Les concepts centenaires de glaciers ayant une transition fixe vers la glace flottante pourraient devoir être révisés, ce qui aurait des conséquences sur la prévisibilité des nappes glaciaires. Les chercheurs notent que l'inclusion de mécanismes tels que l'inondation sous-glaciaire généralisée pourrait permettre aux modèles de mieux reproduire les récents changements rapides de l'Antarctique.

Pour évaluer le potentiel de fonte des intrusions détectées, l'équipe a effectué des calculs basés sur les changements de volume d'eau de mer induits par les marées dans la zone d'échouage de 6 km la plus large du glacier Thwaites, telle qu'elle a été mesurée. Même en se basant sur des hypothèses prudentes, ils estiment que le taux de fonte peut atteindre 65 mètres par an, ce qui est suffisant pour creuser le glacier de l'intérieur à des échelles de temps qui intéressent les projections climatiques.

Le moment exact et les voies de transport de l'eau de mer sont influencés par le système hydrologique sous-glaciaire complexe de l'Antarctique, modélisé par Céline Dow, de l'Université de Waterloo, à l'aide des données topographiques disponibles sur le lit du glacier. Son modèle GlaDS (Glacier Drainage System) prévoit un réseau de drainage distribué à haute pression, avec des eaux sous-glaciaires intenses s'écoulant entre des canaux à basse pression alignés sur les creux du lit du glacier.

Il est frappant de constater que les satellites ont détecté les points d'intrusion maximale de l'eau de mer juste entre deux de ces canaux majeurs, ce qui explique comment l'eau de mer peut se propager loin à l'intérieur des terres le long des zones de haute pression. Les sorties du GlaDS alignent l'accès à l'eau de mer directement sur les régions les plus vulnérables à la poussée hydraulique par le bas, au gré des marées montantes et descendantes. Plus loin à l'intérieur des terres, les yeux de bœuf persistants ont été attribués au cycle de l'eau sous-glaciaire dans le système sous-glaciaire, plutôt qu'à l'intrusion directe de l'océan.

Le glacier Thwaites se trouve actuellement à un point de basculement transitoire : il recule contre une pente ascendante qui ralentit temporairement son effondrement, alors que la fonte due à l'accès étendu à l'océan se poursuit sans relâche. Une fois que le glacier aura glissé vers l'arrière, au-delà d'une crête appelée "crête de Mouginot", au cours de la prochaine décennie, la topographie du lit en forte baisse n'offrira plus aucun frein à l'accélération de son recul. Son sort et celui des glaciers voisins détermineront si l'Antarctique occidental subira une instabilité de la calotte glaciaire marine, aspirant plusieurs mètres d'élévation du niveau de la mer au cours des siècles.

Les nouvelles preuves de l'infiltration subreptice des océans loin à l'intérieur des terres suggèrent que les glaciers marins de Thwaites et de l'Antarctique pourraient déjà perdre plus de glace que ne le prévoient les modèles. Comme le concluent les chercheurs, l'intégration de la physique de l'inondation basale généralisée dans les simulations de la calotte glaciaire pourrait permettre de comprendre pourquoi les changements passés ont dépassé les attentes des modèles. L'actualisation de notre vision de l'interaction entre la chaleur des océans et le ventre vulnérable de l'Antarctique pourrait à son tour permettre d'améliorer les projections de sa contribution future, encore incertaine mais potentiellement énorme, au niveau de la mer, à mesure que le réchauffement planétaire se poursuit inexorablement.

Référence(s)

1. Rignot, Eric (2024). Widespread seawater intrusions beneath the grounded ice of Thwaites Glacier, West Antarctica [Dataset]. Dryad. https://doi.org/10.5061/dryad.3ffbg79rm

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