Étiquette : eau froide

Câbles à fibre optique et vêlage des glaciers // Fiber optic cables and glacier calving

Pour le grand public, les câbles à fibre optique représentent avant tout la technologie qui achemine Internet au domicile. En réalité, ces câbles ont bien d’autres applications. Ils sont notamment capables de détecter les signaux du milieu environnant. Une technologie, la détection acoustique distribuée (DAS), est si sensible qu’elle pourrait même, dans les années à venir, avertir de l’imminence d’un séisme. La DAS permet de détecter des signaux de contrainte de fréquence acoustique, tout au long d’un tronçon de fibre (d’où le qualificatif de « distribuée »), par opposition à un sismomètre classique qui donne une mesure ponctuelle.
Des chercheurs ont récemment posé un câble à fibre optique sur le plancher océanique près d’un glacier du Groenland. La technique a révélé avec une précision inédite ce qui se passe lors d’un vêlage, lorsque des blocs de glace s’effondrent dans l’océan. Cela pourrait permettre de mieux comprendre les processus à l’origine de la détérioration rapide de la calotte glaciaire du Groenland.
Avant même que l’homme ne commence à modifier le climat, les glaciers du Groenland vêlaient naturellement. Lorsque les températures étaient plus basses, la calotte glaciaire se régénérait rapidement grâce aux chutes de neige.

Photo : C. Grandpey

Aujourd’hui, avec la hausse des températures, la fonte des glaces augmente la quantité d’eau de fonte qui s’écoule sous les glaciers, les lubrifie et accélère leur vitesse de progression. En conséquence, le Groenland perd désormais beaucoup plus de glace qu’il n’en régénère.
Le problème est que la plupart des modèles scientifiques sous-estiment la quantité de glace qui fond à l’endroit où les glaciers groenlandais sont en contact avec les fonds marins. Cela n’est pas dû à un manque d’efforts de la part des glaciologues ; il est surtout trop dangereux de s’approcher d’un vêlage pour recueillir des données.
C’est pour cela que les chercheurs ont tendu 10 kilomètres de câble à fibre optique parallèlement au front de vêlage d’un glacier dans un fjord du sud du Groenland . Chaque fois que le glacier se fracture et laisse tomber de la glace dans l’eau, il « pince » le câble, un peu comme un guitariste qui pince une corde. Ces vibrations diffusent la lumière à l’intérieur de la fibre optique vers deux « récepteurs » sur terre, alimentés par des panneaux solaires et des batteries. L’un d’eux traite les données DAS, là où l’acoustique se propage dans l’eau, tandis que l’autre détermine les variations de température dans le fjord.
Lors d’un vêlage, un mur d’eau s’éloigne du front du glacier, mais le système DAS est également en mesure de détecter le mouvement de l’eau sous la surface. Des vagues, parfois gigantesques, s’agitent le long du câble sous-marin, soulevant et abaissant l’interface entre les eaux froides de surface et les eaux chaudes profondes.

Vêlage du glacier Sawyer en Alaska (Vidéo : C. Grandpey) :

https://www.youtube.com/watch?v=jZtvNMxoxdY

En général, l’eau plus chaude et plus salée plonge vers le fond car elle est plus dense, tandis que l’eau plus froide et plus douce issue de la fonte du glacier reste à la surface. Cette eau froide forme également une sorte de couche isolante au bord du glacier, empêchant la fonte de se poursuivre. Or, le câble à fibre optique montre que lorsqu’un pan de glace tombe dans le fjord, il fait remonter les eaux plus chaudes à la surface et perturbe la couche isolante, ce qui favorise la fonte du glacier. De plus, à mesure que l’iceberg s’éloigne du glacier, il brasse encore plus d’eau, un peu comme un bateau qui crée son propre sillage, phénomène invisible sous la surface.
Contrairement aux scientifiques qui naviguent autour d’un front de vêlage, les câbles à fibre optique collectent de nombreuses données, sans danger pour l’homme. Les chercheurs n’ont pu exploiter leur câble que pendant trois semaines, mais ils prévoient de mener d’autres études en utilisant des relevés à des échelles de temps beaucoup plus longues, afin de surveiller l’évolution du vêlage tout au long de l’année. S’ils parviennent à déployer davantage de câbles près des zones habitées le long des côtes du Groenland, ils pourraient même concevoir un système d’alerte précoce pour les tsunamis provoqués par le vêlage des glaciers.
Source : Grist via Yahoo News.

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For the general public, fiber optic cables are above all known as the technology that brings the Internet to their homes. Actually, the cables have many more applications. In particular, they are able to detect signals from the surrounding environment: Known as distributed acoustic sensing, or DAS, the technology is so sensitive that it may one day in the coming years even warn you of an impending earthquake.

Today, researchers have laid a fiber optic cable on the seafloor near a glacier in Greenland, revealing in unprecedented detail what happens during a calving event, when chunks of ice drop into the ocean. That, in turn, could help better understand the hidden processes driving the rapid deterioration of the island’s ice sheet.

Even before humans started changing the climate, Greenland’s glaciers were calving naturally. When temperatures were lower, the ice sheet was also readily regenerating as snow fell.

As temperatures have climbed, more melting is creating more meltwater, which flows underneath glaciers, lubricating them and accelerating their speed. Accordingly, Greenland now sheds much more ice than it regenerates.

The challenge is that most models underestimate the amount of ice melting where Greenland’s glaciers touch the sea. This is not due to a lack of effort from glaciologists ; it’s just extremely dangerous to get up close to massive chunks of falling ice to collect data.

Taking a different aproach in a fjord in south Greenland, researchers strung 10 kilometers of cable parallel to a glacier’s “calving front.” Whenever the glacier fractured, or dropped ice into the water, it “plucked” the cable, like a guitarist plucking a string. These vibrations scattered light in the fiber optics back to two “interrogator” devices, powered by solar panels and batteries, on land. One of these handled the DAS data, or the acoustics propagating through the water, while the other determined temperature changes in the fjord.

During a calving event, a wall of water rushes away from the ice. But the DAS system also picked up a hidden movement of water beneath the surface, as the waves, which can be huge, pulsed across the seafloor cable, raising and lowering the interface between cold surface waters and warm deep waters.

Typically, warmer, saltier water sinks to the bottom because it is denser, while colder, fresher water from glacial melt sits at the surface. The latter also forms a sort of insulating layer at the edge of the glacier, preventing more melting. But the fiber optic cable shows that as an iceberg drop into the fjord, it stirs those warmer waters to the surface and disturbs the insulating layer, thus encouraging more melting of the glacier. And as the iceberg drift away from the glacier, it stirs still more water, like a boat creating its own wake, but invisible under the surface.

In contrast to scientists boating around a calving front, fiber optic cables cheaply, safely, and passively collect a lot of of data. The researchers were only able to operate their cable for three weeks, but they plan to do further studies that use readings from much longer timescales, monitoring how calving changes throughout the year. If they’re able to deploy more cables near Greenland’s coastal cities, they might even be able to design an early-warning system for ice-induced tsunamis.

Source : Grist via Yahoo News.

Les fluctuations du glacier Jakobshavn (Groenland) // Jakobshavn Glacier’s fluctuations (Greenland)

Le projet Oceans Melting Greenland (OMG) de la NASA vient de révéler que le glacier Jakobshavn au Groenland a recommencé à grandir, au moins dans sa partie frontale. Dans une étude publiée dans Nature Geoscience, des chercheurs expliquent que depuis 2016, la glace du Jakobshavn s’est légèrement épaissie grâce aux eaux océaniques relativement froides à sa base; ce qui a provoqué un ralentissement de la fonte du glacier. On se trouve à l’inverse des 20 années écoulées pendant lesquelles le glacier s’était aminci et avait reculé. Toutefois, au vu de ce qui se passe ailleurs sur la banquise groenlandaise et des perspectives climatiques globales, ce n’est pas nécessairement une bonne nouvelle pour le niveau de la mer à l’échelle de la planète. En effet, malgré le fait que le Jakobshavn reprenne du volume, la calotte glaciaire du Groenland perd toujours beaucoup de glace. Le glacier ne représente qu’environ sept pour cent de cette calotte glaciaire. En conséquence, même si la croissance du glacier reprenait de plus belle, la perte de masse du reste de la calotte glaciaire l’emporterait sur sa légère expansion.
La situation actuelle du glacier Jakobshavn montre que les conséquences du changement climatique ne vont pas en ligne droite; la situation est complexe et peut comporter de fortes fluctuations. Il y a quelque temps, on pensait que, une fois que les glaciers avaient commencé à reculer, rien ne pourrait plus les arrêter, mais cela n’est plus vrai. D’autres glaciers arctiques connaissent probablement une croissance similaire. Cela suggère que le flux et le reflux des glaciers dans un monde en réchauffement est plus compliqué et plus difficile à prévoir qu’on le pensait auparavant.
Pour expliquer la croissance du glacier Jakobshavn, les scientifiques ont pris en compte une remontée récente d’eau exceptionnellement froide en provenance de l’Atlantique Nord. Le phénomène est particulièrement marqué dans la baie de Disko où, à une profondeur de 245 mètres, la température de l’eau a chuté de deux degrés Celsius depuis 2014. L’eau plus froide a permis au glacier de ralentir sa fonte et même de croître légèrement. Cettre arrivée d’eau froide n’est pas un événement isolé: grâce à l’oscillation nord-atlantique (NAO), un cycle naturel de l’Océan Atlantique qui alterne le chaud et le froid environ une fois tous les 20 ans, des eaux plus froides avancent très loin le long de la côte ouest du Groenland. Cependant, l’oscillation variera à nouveau à un moment donné et les eaux plus chaudes seront de retour.

Le projet OMG de la NASA a commencé en 2016, avec pour but d’étudier le flux et le reflux saisonniers de la glace et de prévoir l’élévation du niveau de la mer ; il s’agit maintenant de déterminer si cette hypothèse est exacte. Les scientifiques déterminent l’épaisseur de la glace en survolant le glacier et en utilisant un cartographe topographique aéroporté qui utilise un radar pour scanner et mesurer la calotte glaciaire avec une précision d’environ 90 centimètres. Alors que de nombreuses recherches climatiques se concentrent sur l’air, le projet OMG étudie l’eau et les glaciers proprement dits. L’action des courants chauds sur les glaciers qui viennent vêler dans l’océan a déjà été observée en Antarctique où 10% des glaciers côtiers sont actuellement en recul. Entre 1991 et 2016, les océans se sont réchauffés en moyenne de 60% de plus par an que ne l’avait estimé le GIEC.
Les variations subies par la glace auront des répercussions significatives, que ce soit pour l’exploitation des minerais, les routes de navigation, la pêche et les revendications stratégiques de la Chine à la Russie. Une réduction des glaciers tels que le Jakobshavn peut signifier que des icebergs moins dangereux se dirigeront vers le sud de l’Atlantique, ou que le vêlage sous l’eau donnera naissance à davantage de blocs de glace. Chaque année, le Jakobshavn déverse dans la mer plus de 20 milliards de tonnes de glace, plus que partout ailleurs dans le monde mis à part l’Antarctique. Plus de 1 000 icebergs ont dérivé en dessous de 48 degrés de latitude nord en 2017. Ils présentent souvent une taille respectable, comme celui qui a coulé le Titanic en 1912.
L’étude de la NASA conclut en nous rappelant que, même si le glacier Jakobshavn prend du volume, il contribue toujours à la montée des océans dans le monde. Le processus ne s’est pas arrêté.
Source: NASA.

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NASA’s Oceans Melting Greenland (OMG) project has just revealed that Greenland’s Jakobshavn Glacier is actually growing, at least at its edge. In a study published in Nature Geoscience, researchers report that since 2016, Jakobshavn’s ice has thickened slightly, thanks to relatively cool ocean waters at its base; this has caused the glacier to slow down its melt. This reverses the glacier’s 20-year trend of thinning and retreating. But because of what is happening elsewhere on the ice sheet, and the overall climate outlook, this is not necessarily a good thing for global sea level. Indeed, despite the fact that this particular glacier is growing, the whole Greenland ice sheet is still losing lots of ice. Jakobshavn drains only about seven percent of the entire ice sheet, so even if it were growing robustly, mass loss from the rest of the ice sheet would outweigh its slight expansion.

The current situation of Jakobshavn Glacier shows that the reality of climate change is not a straight line; it is complex and may include sharp fluctuations. Some time ago, the thinking was that glaciers start retreating and nothing is stopping them, but that notion is no longer true. Other Arctic glaciers may be undergoing similar growth. That suggests the ebb and flow of glaciers in a warming world may be more complicated and harder to predict than previously thought.

To explain why Jakobshavn Glacier is growing, the scientists point to a recent influx of unusually cold water from the north Atlantic. This has been particularly marked in Disko Bay where, at a depth of 245 metres, temperatures have dropped two degrees Celsius since 2014. That colder water has helped the glacier slow its melt and even grow slightly. This influx of cold waters is not an isolated event: Thanks to the North Atlantic Oscillation (NAO), a natural cycle in the Atlantic Ocean that switches back and forth between warm and cold about once every 20 years, cooler waters are penetrating far up the western coast of Greenland. However, the phase will switch again at some point and warmer waters will return.

NASA’s OMG, which began in 2016 to track the ice’s seasonal ebb and flow to help predict global sea-level rise, now plans to determine if that hypothesis is accurate. One way scientists determine ice thickness is by flying above the glacier and using an airborne topographic mapper, which employs radar to scan and measure the ice cap at an accuracy of about 90 centimetres. While much climate research studies the air, OMG studies the water and the glaciers themselves. The interaction of warm currents eroding ocean-facing glaciers already impacts Antarctica; 10 percent of its coastal glaciers are currently in retreat. Between 1991 and 2016, oceans warmed an average of 60 percent more per year than the Intergovernmental Panel on Climate Change has estimated.

From mineral mining to shipping lanes, fishing and strategic claims ranging from China to Russia, the change in the ice has a myriad of ripples. A reduction of ice loss in glaciers like Jakobshavn could mean less dangerous icebergs travelling south into the Atlantic, or it could mean that all the underwater calving could create more ice floes. Twenty billion tons of ice dump into the sea from Jakobshavn annually, more than anywhere besides Antarctica. Over 1,000 icebergs drifted below 48 degrees N in 2017, and they are massive, like the one that sank the Titanic in 1912.

NASA’s study conclude by reminding us that although the Jakobshavn Glacier is growing, it is still contributing to global sea rise. The process has not stopped.

Source : NASA.

Recul du glacier Jakobshavn entre 1850 et 2006 (Source: NASA)

Des nouvelles inquiétantes de l’Antarctique // Worrying news from Antarctica

Il y a deux ans, des scientifiques de la NASA ont prévu un scénario très inquiétant dans lequel de colossales arrivées d’eau douce provenant de la fonte des glaciers viendraient perturber la circulation océanique, avec pour conséquence une hausse rapide du niveau des mers et des phénomènes météorologiques extrêmes. Le scénario reposait sur une simulation informatique et non sur des observations concrètes sur le terrain. Il a déclenché une vague de scepticisme  chez un certain nombre de climatologues. Une nouvelle étude océanographique semble pourtant confirmer, au moins en partie, les conclusions du scénario informatique.
Cette nouvelle étude, basée sur des mesures effectuées au large des côtes de l’Antarctique de l’Est, montre que la fonte des glaciers est en train de refroidir l’océan qui les entoure. Ce phénomène, à son tour, bloque le processus dans lequel l’eau de mer froide et salée s’enfonce sous la surface de la mer en hiver. Cette eau a cessé de se former au fond de l’Antarctique dans deux régions clés du continent: la côte ouest et la côte autour du gigantesque glacier Totten, dans l’Antarctique de l’Est. Ce sont deux des régions où la fonte de la glace est la plus rapide.
Lorsque l’eau froide de surface ne s’enfonce plus dans les profondeurs, une couche d’eau chaude océanique plus profonde peut traverser la plateforme continentale et atteindre la base des glaciers en conservant sa chaleur car les eaux froides restent au-dessus. Cette eau plus chaude fait fondre rapidement les glaciers et les plateformes de glace flottantes auxquelles ils sont reliés et qui les retiennent. En d’autres termes, la fonte des glaciers de l’Antarctique semble provoquer une boucle de rétroaction dans laquelle la fonte, par son effet sur les océans, déclenche encore plus de fonte. L’eau de fonte stratifie la colonne océanique, avec de l’eau froide piégée en surface et de l’eau plus chaude en dessous. La couche inférieure fait fondre les glaciers et fait apparaître encore plus d’eau de fonte, sans oublier la hausse du niveau des océans lorsque les glaciers perdent de la masse.
A grande échelle, les auteurs de l’étude pensent qu’il est trop tôt pour dire comment va évoluer ce processus de rétroaction. Si les émissions de gaz à effet de serre restent stables et si le réchauffement climatique continue sur la même trajectoire, il est probable que l’injection d’eau douce augmentera.
Selon un océanographe du Centre National de Recherche Atmosphérique, l’étude ne fait que confirmer un grand nombre de documents qui ont prouvé le réchauffement et le refroidissement de l’océan profond dans l’hémisphère sud. Selon cet océanographe, « le fait que nous constations un réchauffement et un refroidissement constants montre que les processus initialement prévus pour le siècle prochain ont déjà débuté. »
S’il se confirme que le processus de formation des eaux profondes de l’Antarctique est perturbé, au moins dans certaines régions de ce continent, on se trouvera dans l’hémisphère sud dans une situation qui a déjà causé de vives inquiétudes dans l’hémisphère nord : un ralentissement possible de la circulation de retournement dans l’Océan Atlantique Nord, suite au refroidissement de l’océan par la fonte du Groenland.
Source: Médias d’information scientifique aux États-Unis.

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Two years ago, NASA scientists laid out a dire scenario in which gigantic pulses of fresh water from melting glaciers could upend the circulation of the oceans, leading to a world of fast-rising seas and even superstorms. The scenario was based on a computer simulation, not hard data from the real world, and met with skepticism from a number of other climate scientistsToday, a new oceanographic study appears to have confirmed one aspect of this picture, in its early stages, at least.

The new research, based on ocean measurements off the coast of East Antarctica, shows that melting Antarctic glaciers are indeed freshening the ocean around them. And this, in turn, is blocking a process in which cold and salty ocean water sinks below the sea surface in winter. This Antarctic bottom water has stopped forming in two key regions of Antarctica: the West Antarctic coast and the coast around the enormous Totten glacier in East Antarctica. These are two of Antarctica’s fastest-melting regions.

When cold surface water no longer sinks into the depths, a deeper layer of warm ocean water can travel across the continental shelf and reach the bases of glaciers, retaining its heat as the cold waters remain above. This warmer water then rapidly melts the glaciers and the large floating ice shelves connected to them. In other words, the melting of Antarctica’s glaciers appears to be triggering a “feedback” loop in which that melting, through its effect on the oceans, triggers still more melting. The melting water stratifies the ocean column, with cold fresh water trapped at the surface and warmer water sitting below. Then, the lower layer melts glaciers and creates still more melt water, not to mention rising seas as glaciers lose mass.

On the large-scale issue, the authors of the study say it is too early to say how these feedback processes will play out. If greenhouse gas emissions rates do not change, so that global warming continues to increase, it is likely that the freshwater injection rate will increase.

According to an oceanographer at the National Center for Atmospheric Research, the study is consistent with a large body of existing literature that shows warming and freshening of the deep ocean in the southern hemisphere. X said he: “The fact that we see consistent warming and freshening indicates that the processes we expect to play out over the next century are already underway.”

If the process of Antarctic bottom water formation is being impaired, at least in some regions, then it would be a Southern Hemisphere analogue of a process that has already caused great worry – a potential slowdown of the overturning circulation in the North Atlantic Ocean, thanks to freshening of the ocean from the melting of Greenland.

Source : U.S. scientific news media.

Source: NOAA