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Le soulèvement de l’Antarctique // Antarctica’s uplifting

Une étude publiée le 21 juin 2018 dans la revue Science révèle que le substrat rocheux sous l’Antarctique se soulève beaucoup plus vite qu’on le pensait, à raison d’environ 41 millimètres par an, probablement en raison de l’amincissement de la glace qui se trouve au-dessus. En effet, à mesure que la glace fond, son poids et sa pression sur la masse rocheuse diminuent. Avec le temps, lorsque d’énormes quantités de glace disparaissent, le substratum rocheux se soulève, poussé par le manteau visqueux sous la surface de la Terre. C’est un phénomène qui a été baptisé rebond isostatique par les scientifiques.
Ce soulèvement du substrat rocheux de l’Antarctique est à la fois une bonne et une mauvaise nouvelle. La bonne nouvelle, c’est que ce soulèvement du substrat rocheux pourrait stabiliser la calotte glaciaire. La mauvaise nouvelle, c’est qu’il a faussé les mesures satellitaires montrant la perte de glace qui a probablement été sous-estimée d’au moins 10%.
Le substrat rocheux de l’Antarctique est difficile à étudier parce qu’il est en grande partie recouvert d’une épaisse couche de glace; D’après la NASA, l’Antarctique contient environ 90% de toute la glace de la Terre, de sorte que sa fonte intégrale pourrait entraîner une hausse d’environ 60 mètres du niveau des océans. Pour mesurer les changements intervenus sur le continent, les chercheurs ont installé six stations GPS en différents points de l’Amundsen Sea Embayment (ASE), une vaste échancrure littorale de la Baie d’Admundsen, de la taille du Texas. Ils ont placé les capteurs GPS dans des endroits où le substrat rocheux était accessible, ce qui a permis de recueillir des données à une résolution spatiale de 1 km, plus élevée que celle obtenue dans des études antérieures.
Les scientifiques s’attendaient à voir un lent rebond isostatique. Au lieu de cela, ils ont constaté qu’il était environ quatre fois plus rapide que prévu. C’est le plus rapide jamais enregistré dans des zones glaciaires. Les résultats laissent supposer que le manteau sous-jacent est très réactif lorsque le poids important de la glace s’amoindrit, ce qui entraîne un soulèvement rapide du substrat.
Le soulèvement du substrat rocheux est certes le résultat de la perte de glace au cours du siècle dernier, mais cette perte de glace continue de nos jours à une vitesse inquiétante sous l’effet du changement climatique induit par l’homme. La quantité de glace qui a disparu du continent antarctique depuis 1992 a provoqué une élévation du niveau de la mer d’environ 8 mm. Les scientifiques de la NASA ont récemment prédit que le West Antarctic Ice Sheet (WAIS) – inlandsis antarctique occidental – pourrait disparaître entièrement dans les 100 prochaines années, entraînant une élévation du niveau de la mer de près de 3 mètres.
Les chercheurs font remarquer  que la fonte de l’Antarctique occidental pourrait avoir un aspect positif. Le soulèvement du substrat rocheux sous cette région pourrait permettre de stabiliser la calotte glaciaire et empêcher sa disparition totale, en dépit du réchauffement climatique qui affecte la planète.
Le point négatif, c’est que les estimations de la perte de glace en Antarctique dépendent des mesures satellitaires qui peuvent être affectées par des changements de masse significatifs. Les mesures risquent donc d’être faussées, avec des marges d’erreur pouvant atteindre jusqu’à 10 pour cent.
Source: Live Science.

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A study published on June 21st, 2018 in the journal Science reveals that the bedrock under Antarctica is rising more swiftly than ever recorded — about 41 millimetres upward per year, probably due to the thinning of the ice above. Indeed, as ice melts, its weight on the rock below lightens. And over time, when enormous quantities of ice have disappeared, the bedrock rises in response, pushed up by the flow of the viscous mantle below Earth’s surface, a phenomenon called post-glacial rebound or isostatic rebound.

This uplifting is both bad news and good news for the frozen continent. The good news is that the uplift of supporting bedrock could make the remaining ice sheets more stable. The bad news is that in recent years, the rising earth has probably skewed satellite measurements of ice loss, leading researchers to underestimate the rate of vanishing ice by as much as 10 percent.

Antarctica’s bedrock is difficult to study because most of it is covered by thick layers of ice; the continent’s ice sheet cover holds about 90 percent of all the ice on Earth, containing enough water to elevate sea levels worldwide by about 60 metres, according to NASA. To measure how it was changing, the researchers installed six GPS stations at locations around the Amundsen Sea Embayment (ASE), a region of the ice sheet roughly the size of Texas, that drains into the Amundsen Sea. They placed the GPS monitors in places where bedrock was exposed, gathering data at a spatial resolution of 1 km, higher than any recorded in prior studies.

The scientists expected to see some evidence of slow uplift in the bedrock over time. Instead, they saw that the rate of the uplift was about four times faster than anticipated from ice-loss data. The velocity of the rebound in the ASE was one of the fastest rates ever recorded in glaciated areas. The findings suggest that the mantle underneath is fast-moving and fluid, responding rapidly as the heavy weight of ice is removed to push the bedrock upward very quickly.

The bedrock uplift is a result of ice loss over the past century, but ice continues to vanish from parts of Antarctica at a dramatic rate, spurred by human-induced climate change. The amount of ice that has vanished from the continent since 1992 caused about 8 mm of sea level rise. And scientists recently predicted that the West Antarctic Ice Sheet (WAIS) could collapse entirely within the next 100 years, leading to sea level rise of up to nearly 3 metres.

But the researchers suggest that there may be a ray of hope for the weakening WAIS. The deforming bedrock under Antarctica, buoyed by a fluid mantle, could provide an unexpected source of support for the WAIS. In fact, the bedrock’s uplift could stabilize the WAIS enough to prevent a complete collapse, even under strong pressures from a warming world.

There’s a downside to the scientists’ findings, too. Estimates of ice loss in Antarctica depend on satellite measurements of gravity in localized areas, which can be affected by significant changes in mass. If the bedrock under Antarctica is rapidly adjusting in response to ice loss, its uplift would register in gravity measurements, compensating for some ice loss and obscuring just how much ice has truly disappeared by about 10 percent.

Source : Live Science.

Source: NOAA

Plus de neige en Antarctique // More snow in Antarctica

Comme je l’ai écrit dans une note précédente, la calotte glaciaire de l’Antarctique se rétrécit à cause de la hausse des températures provoquée par le réchauffement climatique. Un autre effet du changement climatique est une augmentation des chutes de neige sur le continent antarctique. C’est la conclusion d’une étude publiée début avril par une équipe internationale de chercheurs sous la houlette du British Antarctic Survey (BAS).
L’équipe scientifique a analysé 79 carottes de glace prélevées sur l’ensemble du continent antarctique. Ces échantillons fournissent des informations précises sur la quantité de neige tombée depuis des centaines d’années. Ils ont révélé une augmentation de 10% des chutes de neige au cours des deux derniers siècles. Selon les chercheurs, l’augmentation des chutes de neige est causée par des changements intervenus dans la circulation océanique, avec arrivée d’air chaud et humide des latitudes moyennes, un phénomène qui réchauffe l’air et l’eau autour de l’Antarctique et réduit la surface occupée par la glace de mer. Cette humidité de l’air provoque des chutes de neige plus abondantes, en particulier dans la péninsule antarctique où,  selon les données fournies par carottes de glace, elles ont augmenté le plus.
Connaître le gain ou la perte en eau des calottes glaciaires est essentiel pour prévoir les variations de niveau des océans au cours des prochaines décennies et au-delà. Nous savons que la banquise fond et que cette eau s’écoule dans la mer en faisant augmenter son niveau, mais cette quantité d’eau émise est réduite par la quantité de neige qui tombe sur le continent. En d’autres termes, quand la perte de glace n’est pas compensée par les chutes de neige, le niveau de la mer monte.
Les résultats de la nouvelle étude indiquent que l’augmentation des chutes de neige en Antarctique devra être intégrée dans les prévisions d’élévation du niveau de la mer et induira une petite baisse. L’augmentation de 10% des chutes de neige au cours des deux derniers siècles équivaut à environ 272 gigatonnes d’eau qui se déposent sous forme de neige à la surface de l’Antarctique chaque année.
Un graphique inclus dans l’étude du BAS (voir ci-dessous) montre les chutes de neige en Antarctique au cours des 200 dernières années. La ligne continue montre la moyenne sur 10 ans et révèle une tendance à la hausse.
Cependant, il ne faudrait pas se réjouir trop vite. En effet, la réduction globale du niveau de la mer causée par l’augmentation des chutes de neige en Antarctique sera très, très faible, voire négligeable. Cette réduction est estimée à seulement 0,04 millimètres par décennie. Selon la NASA, l’élévation actuelle du niveau de la mer atteint 3,2 millimètres par an, soit 32 millimètres par décennie. À titre de comparaison, l’augmentation des chutes de neige en Antarctique compense à peu près la hausse du niveau de la mer provoquée par la fonte des glaciers de Patagonie au cours des 200 dernières années, ce qui est tout à fait négligeable.
La conclusion de l’étude du British Antarctic Survey est la suivante: « Bien qu’il soit certainement important de comprendre la dynamique changeante de l’Antarctique, la nouvelle étude n’aura pas d’impact sur les prévisions globales de l’élévation du niveau de la mer qui menace de grandes agglomérations sur notre planète dans les prochaines décennies. »
Source: CNN, British Antarctic Survey.

Les dernières chutes de neige sur le massif alpin ont été produites par un phénomène analogue : températures pas très froides et humidité importante de l’air ambiant. Cette neige a parfois atteint des épaisseurs impressionnantes (plus de 7 mètres dans les Alpes suisses). Reste à savoir avec quelle vitesse elle va fondre pendant le printemps et surtout l’été. La présence de cette neige – à condition qu’elle y persiste – dans les zones d’accumulation des glaciers alpins pourrait freiner, au moins momentanément ; leur recul. Quoi qu’il en soit, toute cette neige, qui vient s’ajouter à celle qui s’est accumulée pendant l’hiver sur d’autres régions de la planète, va fondre et rejoindre l’océan via les torrents, les rivières et les fleuves…

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As I put it in a previous post, Antarctica’s ice sheet is shrinking because of the increasing temperatures caused by global warming. Another effect of climate change is an increase in snowfall on the Antarctic continent. This is the conclusion of a study released early in April by an international team led by the British Antarctic Survey.

The team analyzed 79 ice cores from across Antarctica that provide detailed information on how much snow has fallen over hundreds of years, and it found a 10% increase in snowfall over the past two centuries. According to the researchers, the snowfall increase is driven by changing circulation patterns, drawing warm moist air from the mid-latitudes, a phenomenon which heats the air and water and reduces sea ice. This available moisture allows for additional snowfall, especially in the Antarctic Peninsula where snowfall has increased the most, according to the ice core data.

Knowing the net gain or loss of water from the ice sheets is essential in projecting how much sea levels will rise in the next several decades and beyond. We know that ice is melting from the ice sheets and flowing into the sea, raising its levels, but this amount is lessened by how much snow is falling back onto the continent. When ice loss is not replenished by snowfall, then sea level rises

The results of the new study indicate that the increased snowfall over Antarctica will have to be worked into the sea level rise projections and will lower them just a bit. The 10% increase in snowfall over the past two centuries equates to about 272 gigatons of water more being deposited as snow over Antarctica every year.

A graph from the study (see below) shows the total Antarctic snowfall over the past 200 years. The solid line shows the 10-year moving average, indicating the trend toward increasing snowfall.

However, the overall reduction of sea level from the increasing snowfall will be very, very small. It is expected to be just 0.04 millimetres per decade. According to NASA’s climate page, current rates of global sea level rise are 3.2 millimetres per year, or 32 millimetres per decade. As a comparison, the increased snowfall in Antarctica approximately offsets the contribution to sea level caused by the melting Patagonian ice fields in the past 200 years, which is quite negligible.

The conclusion of the British Antarctic Survey’s study goes as follows: “Although it is certainly important in understanding the changing dynamics in Antarctica, the new information doesn’t even make a dent in the overall projections of sea level rise that threaten major cities around the globe in the next few decades.”

Source: CNN, British Antarctic Survey.

Source : British Antarctic Survey

Nouvelles images de la fonte de l’Antarctique // New images of the melting of Antarctica

Une nouvelle étude de la NASA basée sur une technique innovante d’analyse de données satellitaires vient de fournir une image encore plus révélatrice des changements intervenus dans la fonte de l’Antarctique et l’écoulement de la glace dans l’océan. Les résultats confirment l’accélération de la fonte en Antarctique de l’Ouest et révèlent des vitesses d’avancement des glaciers remarquablement stables en Antarctique de l’Est.
La nouvelle technique informatique a permis d’analyser des centaines de milliers d’images fournies par le satellite Landsat et de générer une image de haute précision des changements intervenus dans les mouvements de la calotte glaciaire. La nouvelle étude représente une base de référence pour les futures mesures des variations de la glace en Antarctique et pourra être utilisée pour valider les modèles informatiques nécessaires en matière de prévision du niveau des océans. Cette étude ouvre également la porte à un traitement plus rapide de quantités importantes de données. Désormais, les chercheurs pourront cartographier chaque année l’évolution de la glace sur presque tout le continent. Grâce à ces nouvelles données, ils pourront mieux interpréter les mécanismes qui déterminent l’accélération ou le ralentissement du déplacement de la glace vers l’océan en fonction des conditions environnementales.
Cette approche novatrice confirme en grande partie les résultats obtenus précédemment, mais avec quelques surprises. Parmi les faits les plus significatifs, on observe une accélération, non mesurée jusqu’à présent, de l’écoulement des glaciers de la Barrière de glace de Getz, dans la partie sud-ouest du continent, probablement en raison de l’amincissement de la glace dans la région.
L’étude, publiée dans la revue The Cryosphere, a également confirmé l’accélération ultra rapide des glaciers antarctiques au cours de la période d’étude de sept ans. Les glaciers alimentant la Baie Marguerite, dans l’ouest de la péninsule antarctique, ont reculé de 400 à 800 mètres par an, probablement à cause du réchauffement des océans.
Cependant, la découverte la plus significative a peut-être été la stabilité d’écoulement dans l’Antarctique de l’Est. Au cours de la période d’étude, entre 2008 et 2015, la calotte glaciaire n’a pratiquement pas connu d’évolution dans son écoulement vers l’océan. Alors que des recherches antérieures avaient conclu à une grande stabilité de la calotte glaciaire en se basant sur des mesures de volume et de changement gravitationnel, l’absence de tout changement significatif dans le déplacement de la glace n’avait encore jamais été mesurée directement.
L’étude a également confirmé que l’écoulement des glaciers Thwaites et Pine Island dans l’Océan Antarctique de l’Ouest continue de s’accélérer, même si cette accélération a tendance à ralentir.
D’une manière générale, l’étude a révélé une perte de glace de 1 929 gigatonnes par an pour l’ensemble du continent antarctique en 2015, avec une marge d’erreur de plus ou moins 40 gigatonnes. Cela représente une augmentation de 36 (+ ou – 15 gigatonnes par an depuis 2008. Une gigatonne équivaut à un milliard (109) de tonnes.
L’étude montre que la glace de l’Antarctique de l’Ouest – le secteur de la mer d’Amundsen, la Barrière de glace de Getz et la Baie Marguerite – représente 89% de l’augmentation de la perte de glace.
Source: Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA.

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A new NASA study based on an innovative technique for analysing satellite data provides the clearest picture yet of changes in Antarctic ice flow into the ocean. The findings confirm accelerating ice losses from the West Antarctic Ice Sheet and reveal surprisingly steady rates of flow from East Antarctica.

The computer-vision technique analysed data from hundreds of thousands of Landsat satellite images to produce a high-precision picture of changes in ice-sheet motion. The new work provides a baseline for future measurement of Antarctic ice changes and can be used to validate numerical ice sheet models that are necessary to make projections of sea level. It also opens the door to faster processing of massive amounts of data.  Now researchers can map ice flow over nearly the entire continent, every year. With these new data, they can begin to unravel the mechanisms by which the ice flow is speeding up or slowing down in response to changing environmental conditions.

This innovative approach largely confirms earlier findings, though with a few unexpected twists. Among the most significant: a previously unmeasured acceleration of glacier flow into Antarctica’s Getz Ice Shelf, on the southwestern part of the continent, likely a result of ice-shelf thinning.

The research, published in the journal The Cryosphere, also identified the fastest speed-up of Antarctic glaciers during the seven-year study period. The glaciers feeding Marguerite Bay, on the western Antarctic Peninsula, increased their rate of flow by 400 to 800 metres per year, probably in response to ocean warming.

Perhaps the research team’s biggest discovery, however, was the steady flow of the East Antarctic Ice Sheet. During the study period, from 2008 to 2015, the sheet had essentially no change in its rate of ice discharge, namely ice flow into the ocean. While previous research inferred a high level of stability for the ice sheet based on measurements of volume and gravitational change, the lack of any significant change in ice discharge had never been measured directly.

The study also confirmed that the flow of West Antarctica’s Thwaites and Pine Island glaciers into the ocean continues to accelerate, though the rate of acceleration is slowing.

In all, the study found an overall ice discharge for the Antarctic continent of 1,929 gigatons per year in 2015, with an uncertainty of plus or minus 40 gigatons. That represents an increase of 36 gigatons per year, plus or minus 15, since 2008. A gigaton is one billion tons.

The study found that ice flow from West Antarctica – the Amundsen Sea sector, the Getz Ice Shelf and Marguerite Bay on the western Antarctic Peninsula – accounted for 89 percent of the increase.

Source : NASA’s Jet Propulsion Laboratory (JPL).

Vue de l’écoulement de l’Antarctique dans l’océan, d’après les images fournies par le satellite Landsat (Source : NASA Earth Observatory)

Vue de  l’Antarctique de l’Ouest (Source: USGS)

Le plancher océanique s’affaisse sous le poids des océans // Seafloor is sinking under the weight of the oceans

Au cours des dernières décennies, la fonte de la banquise et des glaciers provoquée par le réchauffement climatique a fait prendre du volume aux océans et le poids de cette nouvelle eau entraîne un affaissement du plancher océanique.

Selon une nouvelle étude publiée le 23 décembre 2017 dans la revue Geophysical Research Letters par des chercheurs de l’Université de Technologie de Delft, les mesures et prévisions concernant l’élévation du niveau de la mer depuis 1993 sont probablement inexactes car elles sous-estiment le volume d’eau de plus en plus important dû à cet affaissement des fonds marins. Les scientifiques savent depuis longtemps que la croûte terrestre est élastique. Des recherches antérieures ont montré comment la surface de la Terre se déforme en réaction aux mouvements provoqués par les marées qui redistribuent les masses d’eau. Par exemple, en 2017, l’ouragan Harvey a déversé tellement d’eau au Texas que le sol s’est affaissé d’environ deux centimètres.
Dans leur nouvelle étude, les chercheurs ont étudié l’impact de la hausse des océans sur les fonds marins sur le long terme. Ils ont constaté à quel point la morphologie des fonds océaniques a changé entre 1993 et ​​2014, suite à la quantité d’eau ajoutée à l’océan par la fonte des glaces. Cette eau supplémentaire avait été omise par les études précédentes.
Pour arriver à leur conclusion, les chercheurs ont examiné les approximations de perte de masse sur terre au moment de la fonte de la glace et de son écoulement dans les océans. Ils ont ensuite comparé les résultats aux estimations des changements de volume de la mer. Ils ont constaté que dans le monde entier, pendant deux décennies, les bassins océaniques se sont déformés en moyenne de 0,1 millimètre par an, avec une déformation totale de 2 millimètres.
On observe cependant des tendances régionales distinctes concernant les mouvements verticaux et horizontaux du plancher océanique. Dans les régions où la majeure partie de la glace fond, comme le Groenland et l’Océan Arctique, le fond marin a tendance à se soulever légèrement suite à la perte de poids de glace. Dans la mesure où la majeure partie de la perte de glace est observée dans la partie nord de la planète, la quasi-totalité de l’hémisphère nord subit un léger effet de soulèvement des fonds marins tandis que le phénomène d’affaissement se concentre dans le sud, en particulier dans l’océan Austral.
En conséquence, les évaluations satellitaires qui montrent les variations de niveau de la mer, mais qui ne tiennent pas compte de l’affaissement des fonds océaniques, sous-estiment probablement de 8% la hausse du niveau des mers.
La précision des futures estimations du niveau de la mer pourrait être améliorée si l’affaissement des fonds marins était incorporé dans les calculs, soit en se basant sur des modélisations du changement de masse océanique, soit en utilisant des observations plus directes.
Source: Live Science.

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In recent decades, melting ice sheets and glaciers driven by climate change have been swelling Earth’s oceans. Along with all that water, the weight of the additional liquid is pressing down on the seafloor, causing it to sink.

According to a new study published on December 23rd 2017 in the journal Geophysical Research Letters, measurements and predictions of sea-level rise may have been incorrect since 1993, underestimating the growing volume of water in the oceans due to the receding bottom. Scientists have long known that Earth’s crust is elastic: Earlier research revealed how Earth’s surface warps in response to tidal movements that redistribute masses of water. For instance, 2017’s Hurricane Harvey dumped so much water on Texas that the ground dropped by about two centimetres.

In the new study, researchers from the Delft University of Technology looked at more long-term impacts to the seafloor. They evaluated how much the shape of the ocean bottom may have changed between 1993 and 2014, taking into account the amount of water added to the ocean by the melting ice on Earth. That extra waterhad beeen omitted by previous studies.

To come to their conclusion, the researchers reviewed approximations of mass loss on land, as ice melted and drained into the oceans, and compared that to estimates of sea volume changes. They found that around the world for two decades, ocean basins deformed an average of 0.1 millimetre per year, with a total deformation of 2 millimetres.

However, there were distinct regional patterns to the seafloor’s bending and stretching. In regions where most of the ice is melting, like Greenland and the Arctic Ocean, the seafloor is actually uplifting slightly as weight is taken off. In fact, since most of the disappearing ice is concentrated in the global north, pretty much the entire northern hemisphere is seeing a slight seafloor uplift effect, while subsidence is concentrated in the south, particularly the Southern Ocean (see map below of the Western Indian Ocean).

As a result, satellite assessments of sea-level change – which don’t account for a sinking ocean bottom – could be underestimating the amount that seas are rising by 8 percent.

The accuracy of future sea-level estimates could be notably improved if the sinking of the ocean floor were incorporated into the calculations, either based on modelled estimates of ocean mass change, as was done in this study, or using more direct observations.

Source : Live Science.

Les données satellitaires permettent de cartographier le plancher océanique et de détecter les anomalies de gravité, comme ici dans la partie occidentale de l’Océan Indien. (Source: NASA)