La vie sous la banquise antarctique // Life beneath the Antarctic ice shelf

Le 26 février 2021, un énorme iceberg baptisé A74, d’une superficie d’environ 1290 km2, s’est détaché de la plateforme glaciaire de Brunt en Antarctique. Quelques jours plus tard, le Polarstern, un navire scientifique géré par l’Institut Alfred Wegener, qui effectuait des recherches dans l’est de la mer de Weddell, a réussi à se frayer un passage dans la zone étroite entre l’A74 et la plateforme Brunt. Les scientifiques ont pu étudier les fonds marins qui venaient d’être libres de glace suite au vêlage de l’iceberg.

Les équipes scientifiques essaient fréquemment de sonder les eaux sous les plateformes glaciaires juste après un vêlage pour mieux comprendre la vie de ces écosystèmes uniques, mais la tâche n’est pas facile. Il faut être au bon endroit au bon moment, et très souvent la glace de mer empêche un navire de recherche de se positionner au-dessus de sa cible.

Le Polarstern utilise un système d’observation et de bathymétrie du plancher océanique (OFOBS). Il s’agit d’un ensemble d’instruments sophistiqués qui est remorqué en profondeur derrière le navire. En cinq heures, les instruments ont pu collecté près de 1 000 images haute résolution et de longues séquences vidéo.

La glace avait recouvert pendant de longues années la zone où se trouvait l’A74. Malgré cela, une vie riche et diversifiée a pu s’établir sur le fond marin. Sur les images, on peut voir de nombreux animaux sessiles agrippés à un grand nombre de petites pierres éparpillées sur le fond marin recouvert de sédiments. La majorité de ces êtres vivants sont des organismes filtreurs qui parviennent à vivre sur des matériaux fins transportés sous la glace au cours des dernières décennies. Une faune mobile comprenant des holothuries, des ophiures, divers mollusques, ainsi qu’au moins cinq espèces de poissons et deux espèces de poulpes a également été observée.

Selon les chercheurs, il n’est pas vraiment surprenant de trouver ce genre de communauté aussi profond sous la banquise, mais cela montre qu’il existe une bonne réserve de nourriture à une telle profondeur. Cette nourriture est produite par le plancton qui prolifère à la surface de la mer grâce à la lumière du soleil et qui est ensuite entraîné sous la banquise par les courants de la mer de Weddell. Ce sont ces mêmes courants qui déplaceront l’iceberg A74 vers l’ouest. Il fera le tour de la mer de Weddell puis se dirigera vers le nord avant d’aller mourir dans l’Océan Austral.

La partie orientale de la mer de Weddell est intéressante car elle n’a pas subi les effets du réchauffement climatique autant que le secteur ouest à proximité de la Péninsule Antarctique. Cette situation ne durera peut-être pas car des modèles informatiques montrent qu’il pourrait y avoir des incursions régulières d’eau chaude océanique en provenance du nord d’ici la fin du siècle.

Source: La BBC.

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On February 26th, 2021, a huge iceberg called A 74 with an area of about 1,290 sq km, broke away from the Brunt ice shelf in Antarctica. A few days later, the Polarstern, a scientific vessel run by the Alfred Wegener Institute, which was doing research in the eastern Weddell Sea, managed to visit the narrow area of seafloor between A74 and the Brunt Ice Shelf which had just been exposed by the calving iceberg.

Research groups frequently try to probe waters below freshly calved ice shelves, to better understand how these unique ecosystems operate, but success is not easy. You have to be in the right place in Antarctica at just the right time, and often the sea-ice conditions simply won’t let a research ship get into position above the target site.

The Polarstern employs an Ocean Floor Observation and Bathymetry System (OFOBS). This is a sophisticated instrument package that is towed behind the ship at depth.

Over five hours, the system collected almost 1,000 high-resolution images and long sequences of video.

Despite the years of continuous ice coverage, a developed and diverse seafloor community was observed. In the images, numerous sessile animals can be seen attached to various small stones scattered liberally across the soft seafloor. The majority of these are filter-feeding organisms, presumably subsisting on fine material transported under the ice over these last decades. Some mobile fauna, such as holothurians, ophiuroids, various molluscs, as well as at least five species of fish and two species of octopus were also observed.

According to the researchers, finding this kind of community this far under the ice shelf is not surprising but it is a good indication that there is a rich supply of food reaching very deep under the ice shelf. This food is produced by plankton in the sunlit sea surface nearby, then dragged under the ice shelf by the currents of the Weddell Sea. These same currents will eventually move the iceberg westward around the Weddell Sea and then northwards to its doom in the Southern Ocean. .

The Weddell Sea’s eastern side is interesting because it has not witnessed the warming effects that have been observed in its western sector, next to the Antarctic Peninsula. This situation may not last, however, with computer models suggesting there could be regular incursions of warm ocean water from the north by the century’s end.

Source: The BBC.

Image satellite de l’iceberg A74 et du chenal emprunté par le Polarstern que l’on aperçoit sur la vignette (Source : Copernicus / Sentinel 2)

Une balise pour prévoir séismes, tsunamis et éruptions // A buoy to predict earthquakes, tsunamis and eruptions

Des géophysiciens de l’Université de Floride du Sud (USF) ont mis au point et testé avec succès une balise de haute technologie, utilisable en eau peu profonde, capable de détecter les moindres variations du plancher océanique, souvent annonciateurs de catastrophes naturelles dévastatrices, telles que les séismes, les tsunamis et les éruptions volcaniques.

Le système flottant, mis au point avec l’aide d’une subvention de 822 000 dollars allouée par la National Science Foundation, a été installé à Egmont Key dans le Golfe du Mexique en 2018 et a déjà livré des données sur le mouvement tridimensionnel du plancher océanique. Ainsi, il sera capable de détecter de petites variations de contrainte dans la croûte terrestre.
En attente de brevet, ce système de géodésie présente l’aspect d’une balise ancrée au fond de la mer et surmontée d’un GPS de haute précision. L’orientation de la balise est mesurée à l’aide d’une boussole numérique fournissant des informations sur le cap, le tangage et le roulis, ce qui permet de mesurer latéralement  les mouvements de la Terre et diagnostiquer les principaux séismes déclencheurs de tsunamis.
Bien que plusieurs autres techniques de surveillance des fonds marins soient actuellement disponibles, la technologie mise au point en Floride fonctionne généralement mieux dans les milieux océaniques profonds où les interférences sonores sont moindres. Les eaux côtières peu profondes (moins de quelques centaines de mètres de profondeur) constituent un environnement plus difficile à analyser, mais également important pour de nombreuses applications, notamment certains types de séismes dévastateurs. Les processus d’accumulation et de libération de contraintes au niveau de la croûte terrestre au large sont essentiels à la compréhension des puissants séismes et des tsunamis.
Le système flottant est relié au fond de la mer à l’aide d’un lest en béton et il a pu résister à plusieurs tempêtes, dont l’ouragan Michael dans le Golfe du Mexique. Le système est capable de détecter des mouvements du plancher océanique de seulement deux centimètres.
La technologie a plusieurs applications potentielles dans l’industrie pétrolière et gazière en mer et pourra être utilisée pour la surveillance de certains volcans. Toutefois, la principale application concerne l’amélioration de la prévision des séismes et des tsunamis dans les zones de subduction. Les puissants séismes et tsunamis qui ont frappé Sumatra en 2004 et le Japon en 2011 sont des événements que les scientifiques souhaiteraient mieux comprendre et prévoir.
Le système mis au point par l’Université de Floride est conçu pour les applications de zones de subduction de la Ceinture de Feu du Pacifique, où les processus d’accumulation et de libération de contraintes de l’écorce terrestre en mer sont actuellement mal connus. Les scientifiques espèrent pouvoir installer le nouveau système dans les eaux côtières peu profondes de l’Amérique Centrale, où se produisent souvent des tremblements de terre.
Le site d’Egmont Key où le système a été testé présente une profondeur de 23 mètres. Bien que la Floride ne soit pas sujette aux séismes, les eaux au large d’Egmont Key se sont avérées un excellent site de test. Ce lieu est exposé à de forts courants de marée qui ont permis de tester le système de correction de la stabilité et de l’orientation de la balise. La prochaine étape consistera à installer un système semblable dans les eaux plus profondes du Golfe du Mexique, au large de la côte ouest de la Floride.
Source: Université de Floride du Sud.

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University of South Florida (USF) geoscientists have successfully developed and tested a new high-tech shallow water buoy that can detect the small movements and changes in the Earth’s seafloor that are often a precursor to deadly natural hazards, like earthquakes, volcanoes and tsunamis.

The buoy, created with the assistance of an $822,000 grant from the National Science Foundation, was installed off Egmont Key in the Gulf of Mexico in 2018 and has been producing data on the three-dimensional motion of the sea floor.  Ultimately the system will be able to detect small changes in the stress and strain the Earth’s crust.

The patent-pending seafloor geodesy system is an anchored spar buoy topped by high precision Global Positioning System (GPS). The buoy’ orientation is measured using a digital compass that provides heading, pitch, and roll information – helping to capture the crucial side-to-side motion of the Earth that can be diagnostic of major tsunami-producing earthquakes.

While there are several techniques for seafloor monitoring currently available, that technology typically works best in the deeper ocean where there is less noise interference. Shallow coastal waters (less than a few hundred metres deep) are a more challenging environment but also an important one for many applications, including certain types of devastating earthquakes. Offshore strain accumulation and release processes are critical for understanding powerful earthquakes and tsunamis.

The experimental buoy rests on the sea bottom using a heavy concrete ballast and has been able to withstand several storms, including Hurricane Michael up the Gulf of Mexico. The system is capable of detecting movements as small as one to two centimetres.

The technology has several potential applications in the offshore oil and gas industry and volcano monitoring in some places, but the big one is for improved forecasting of earthquakes and tsunamis in subduction zones. The giant earthquakes and tsunamis in Sumatra in 2004 and in Japan in 2011 are examples of the kind of events scientists would like to better understand and forecast in the future.

The system is designed for subduction zone applications in the Pacific Ocean’s “Ring of Fire” where offshore strain accumulation and release processes are currently poorly monitored. One example where the group hopes to deploy the new system is the shallow coastal waters of earthquake prone Central America.

The Egmont Key test location sits in just 23 metres depth.  While Florida is not prone to earthquakes, the waters off Egmont Key proved an excellent test location for the system. It experiences strong tidal currents that tested the buoy’s stability and orientation correction system. The next step in the testing is to deploy a similar system in deeper water of the Gulf of Mexico off Florida’s west coast.

Source: University of South Florida.

Vue de la balise haute technologie mise au point par l’Université de Floride (Source : USF)

Vue du site d’Egmont Key, sur la côte ouest de la Floride, où la balise a été testée (Source : Google maps)