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Antarctique : le mystère de la polynie de Maud Rise // Antarctica : the mystery of the Maud Rise polynia

Chaque hiver en Antarctique (ne pas oublier que les saisons sont inversées dans l’hémisphère sud), la glace de mer qui entoure le continent double presque sa superficie. Cependant, lors des hivers 2016 et 2017, un phénomène a longtemps intrigué les scientifiques: un trou immense, baptisé polynie de Maud Rise, de la taille de la Suisse s’est ouvert dans la banquise. Le Maud Rise est un plateau océanique dans la mer de Weddell. Il s’élève, dans sa partie la moins profonde, à environ 1 000 mètres sous la surface de l’océan Austral.

Les polynies sont des zones d’eau libre entourées par la glace de mer. Elles se forment dans les régions polaires sous l’influence de divers facteurs, tels que les courants océaniques, les vents, les variations de température et les activités géologiques sous-marines. Elles peuvent être temporaires ou permanentes et fournissent des habitats vitaux pour diverses espèces marines comme les mammifères marins, les oiseaux et les poissons. Elles revêtent donc une certaine importance d’un point de vue écologique. De plus, les polynies peuvent influencer les échanges de chaleur et de gaz entre l’océan et l’atmosphère, ce qui peut avoir des conséquences significatives pour le climat régional et mondial.

En 2016 et 2017, la polynie de Maud Rise dans la mer de Weddell, a captivé l’attention des chercheurs du monde entier. Ils se sont demandé pourquoi une polynie d’une telle ampleur était apparue dans une région totalement couverte de glace, malgré les conditions hivernales rigoureuses.

Des études ont révélé que la formation de la polynie de Maud Rise résultait d’une combinaison complexe de facteurs. Elle est d’abord due à un renforcement du courant océanique circulaire dans la mer de Weddell. Ce phénomène provoque une remontée d’eau chaude des profondeurs vers la surface, favorisant ainsi la fonte de la glace de mer.

Des analyses plus poussées ont révélé l’implication de tourbillons turbulents autour de Maud Rise. Ils agissent comme des pompes favorisant la remontée d’eau salée vers la surface. Selon les chercheurs, ce processus, combiné au transport d’Ekman*, contribue à maintenir l’ouverture dans la banquise malgré les conditions défavorables.

Comme indiqué plus haut, les polynies, telles que celle de Maud Rise, ne sont pas seulement des curiosités scientifiques. Elles ont également des implications à long terme sur l’écosystème antarctique. En modifiant la circulation des courants océaniques et en influençant le transport de la chaleur dans la région, ces zones ouvertes peuvent en effet avoir des effets à long terme sur la biodiversité marine et sur le climat régional.

Comprendre ces phénomènes complexes permet de mieux appréhender les impacts du réchauffement climatique sur les régions polaires. Les recherches sur la polynie de Maud Rise apportent des éclairages précieux sur les processus océaniques qui façonnent l’Antarctique et l’océan Austral.

* Le transport d’Ekman est le déplacement horizontal des couches d’eaux superficielles de l’océan par la seule action de la friction du vent à la surface.

Source : Presse scientifique dont Sciencepost et Live Science.

Les détails de l’étude sont publiés dans Science Advances :

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj0777

Image satellite de la polynie de Maud Rise (Source : NASA)

Schéma illustrant la formation des polynies côtières en Antarctique (Source ; Wikipedia)

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Every winter in Antarctica (don’t forget that the seasons are reversed in the southern hemisphere), the sea ice surrounding the continent almost doubles its surface. However, during the winters of 2016 and 2017, a phenomenon has long puzzled scientists : an immense hole, called the Maud Rise polynya, the size of Switzerland opened in the sea ice. The Maud Rise is an ocean plateau in the Weddell Sea. It rises, at its shallowest, about 1,000 meters below the surface of the Southern Ocean.
Polynyas are areas of open water surrounded by sea ice. They form in polar regions under the influence of various factors, such as ocean currents, winds, temperature variations and underlying geological activities. They can be temporary or permanent and provide vital habitats for various marine species such as marine mammals, birds and fish. They are therefore of some importance from an ecological point of view. Additionally, polynyas can influence the exchange of heat and gases between the ocean and the atmosphere, which can have significant consequences for regional and global climate.
In 2016 and 2017, the Maud Rise polynya in the Weddell Sea captivated the attention of researchers around the world. They wondered why a polynya of such magnitude had appeared in a region completely covered in ice, despite the harsh winter conditions.
Studies have revealed that the formation of the Maud Rise polynya resulted from a complex combination of factors. It is firstly due to a strengthening of the circular ocean current in the Weddell Sea. This phenomenon causes warm water to rise from the depths to the surface, thus favouring the melting of sea ice.
Further analysis revealed the involvement of turbulent eddies around Maud Rise. They act as pumps encouraging the rise of salt water towards the surface. According to the researchers, this process, combined with Ekman transport*, helps maintain the opening in the sea ice, despite unfavorable conditions.
As noted above, polynyas, such as that of Maud Rise, are not just scientific curiosities. They also have long-term implications for the Antarctic ecosystem. By modifying the circulation of ocean currents and influencing the transport of heat in the region, these open areas can indeed have long-term effects on marine biodiversity and the regional climate.
Understanding these complex phenomena allows to better understand the impacts of global warming on the polar regions. Research on the Maud Rise polynya provides valuable insight into the ocean processes that shape Antarctica and the Southern Ocean.

* Ekman transport is the horizontal movement of layers of surface water in the ocean by the sole action of wind friction on the surface.

Source: Scientific press including Sciencepost and Live Science.

Details of the study are published in Science Advances :
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj0777

Nouvel iceberg géant en Antarctique // New giant iceberg in Antarctica

Dans une note publiée le 21 mai 2021, j’indiquais qu’un iceberg géant baptisé A-76, mesurant 170 km de long et 25 km de large, d’une superficie totale de 4 320 km², s’était détaché de la plate-forme glaciaire de Ronne en Antarctique. Selon les médias, il s’agissait du plus grand iceberg au monde, grand comme la moitié de la Corse et plus grand que l’île de Majorque. À sa naissance, l’A-76 était pourtant plus petit que l’A-68 qui s’est détaché de la plate-forme Larsen C en juillet 2017. L’A-68 avait une longueur de 175 km, une largeur de 50 km, pour une superficie de 5 800 km2, soit deux fois la taille du Luxembourg.
Aujourd’hui, un article de la BBC nous informe que « le plus gros iceberg du monde est en mouvement après être resté ancré plus de 30 ans au fond de l’océan. » Appelé A-23a, il s’est séparé de la plate-forme glaciaire Filchner en 1986, mais est resté bloqué dans la mer de Weddell où il a pris l’aspect d’une île de glace.

Source: USGS / Landsat

Avec une superficie de près de 4 000 kilomètres carrés et une épaisseur de 400 mètres, il fait plus de deux fois la taille du Grand Londres. Avant de se détacher de la banquise, la masse de glace abritait une station de recherche soviétique. Quand les Russes ont compris que l’iceberg allait partir à la dérive, ils ont dépêché une expédition pour retirer le matériel avant qu’il soit perdu.
Après presque 40 ans d’immobilité, l’A-23a est en mouvement. Comme il faisait partie d’une plate-forme glaciaire, il flottait à la surface de la mer et ne contribuera pas à élever le niveau des océans dans le monde. Ce serait très différent si les glaciers situés derrière la banquise venaient terminer leur course dans l’océan Austral. L’iceberg était bloqué depuis 1986, mais sa taille a fini par diminuer suffisamment pour qu’il perde son ancrage et commence à bouger. Le premier mouvement a été repéré en 2020.

Source: Polar View

Poussé par les vents et les courants, l’A-23a se trouve maintenant au large de la pointe nord de la péninsule Antarctique. Comme la plupart des icebergs du secteur de Weddell, il sera presque certainement absorbé par le courant circumpolaire antarctique, qui l’enverra vers l’Atlantique Sud sur une trajectoire désormais connue sous le nom d’«Allée des icebergs ». Au bout du compte, tous les icebergs sont voués à fondre et à disparaître.

Source: Polar View

Le seul événement redouté est que l’A-23a s’échoue en Géorgie du Sud et cause des problèmes aux millions de phoques, manchots et autres oiseaux marins qui se reproduisent sur l’île. L’énorme masse de glace pourrait perturber les routes normales d’alimentation des animaux, les empêchant de nourrir correctement leurs petits.
Malgré tout, ce serait une erreur de considérer les icebergs comme de simples objets dangereux. Leur importance pour l’environnement au sens large est de plus en plus reconnue. En fondant, ces gros icebergs libèrent la poussière minérale qui se trouvait à l’intérieur de leur glace lorsqu’ils raclaient le substrat rocheux de l’Antarctique. Cette poussière est une source de nutriments pour les organismes qui constituent la base des chaînes alimentaires océaniques. Comme l’a fait remarquer un chercheur de la Woods Hole Oceanographic Institution : « À bien des égards, ces icebergs sont sources de vie ; ils sont le point d’origine de nombreuses activités biologiques. »
Source : BBC News, British Antarctic Survey.

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In a post released on May 21st, 2021, I indicated that a giant iceberg dubbed A-76, measuring 170 km long and 25 km wide, with a total area of ​​4,320 km², had broken off from the Ronne ice shelf in Antarctica. According to media reports, it was the biggest iceberg in the world, as big as half of Corsica and bigger than the island of Mallorca in the Balearic Islands. At birth, however, it was smaller than the A-68 which broke away from the Larsen C segment of the Larsen Barrier in July 2017. The A-68 had a length of 175 km, a width of 50 km , for an area of ​​5,800 km2, which is twice the size of Luxembourg.

Today, a BBC news article informs us that « the world’s biggest iceberg is on the move after more than 30 years being stuck to the ocean floor. » Called A23a, it split from the Filchner Ice Shelf on the Antarctic coastline in 1986, but remained grounded in the Weddell Sea, becoming, essentially, an ice island.

At almost 4,000 square kilometers in area and 400 meters thick , it’s more than twice the size of Greater London. Before breakin off from the ice shelf, the mass of ice was hosting a Soviet research station. Moscow then dispatched an expedition to remove equipment, fearing it would be lost.

After almost 40 years of immobility, A23a on the move. As it was part of an ice shelf and, as such, floating on the sea, A-23a will not contribute to raising sea level around the world, which would be very different if the glaciers behind the ice shelves happened to end up into the Southern Ocean. The iceberg had been grounded since 1986 but it eventually decreased in size, sufficiently to lose grip and start moving. The first movemet was spotted in 2020.

Driven by winds and currents,A-23a is now passing the northern tip of the Antarctic Peninsula. Like most icebergs from the Weddell sector, it will almost certainly be ejected into the Antarctic Circumpolar Current, which will throw it towards the South Atlantic on a path that has become known as « iceberg alley ». In the end, all icebergs are doomed to melt and wither away.

The only feared event is that A-23a might ground at South Georgia and cause problems for the millions of seals, penguins and other seabirds that breed on the island. The huge mass of ice could disrupt the animals’ normal foraging routes, preventing them from feeding their young properly.

However, it would be wrong to think of icebergs as being just objects of danger. There is a growing recognition of their importance to the wider environment. As these big bergs melt, they release the mineral dust that was incorporated into their ice when they were scraping along the rock bed of Antarctica. This dust is a source of nutrients for the organisms that form the base of ocean food chains. AS one researcher at the Woods Hole Oceanographic Institution said : « In many ways these icebergs are life-giving; they are the origin point for a lot of biological activity. »

Source : BBC News, British Antarctic Survey.

Nouvelles inquiétudes en Antarctique // New concerns in Antarctica

J’ai alerté à plusieurs reprises sur ce blog à propos du réchauffement de l’Océan Austral et son effet sur les plates-formes glaciaires. Il ne faudrait pas oublier que ces plates-formes servent de rempart aux glaciers situés en amont. Les plates-formes glaciaires étant à la surface de l’océan, leur fonte n’a pas d’effet sur le niveau de la mer, un peu comme un glaçon dans un verre d’eau. Par contre, si les glaciers devaient terminer leur course dans l’océan, la situation serait beaucoup plus préoccupante.

Le glacier Thwaites – également appelé Glacier de l’Apocalypse – fond plus rapidement que prévu. On sait depuis longtemps que la disparition de ce glacier, de la taille de la Floride, serait source de catastrophes dans le monde. Les scientifiques s’attendent à ce que la fonte du glacier fasse monter le niveau global de la mer jusqu’à 3 mètres. Le Thwaites fond à un rythme rapide et les scientifiques pensent maintenant que sa fonte ne peut que s’accélérer dans les années à venir.
Pour mieux prévoir l’avenir du glacier et la rapidité avec laquelle sa disparition pourrait se produire, les chercheurs ont examiné attentivement sa zone d’ancrage sur le plancher océanique, là où le glacier quitte le fond de la mer et se transforme progressivement en une plate-forme flottante. Selon les chercheurs, « le Thwaites ne tient plus qu’à un fil aujourd’hui.
On a découvert pour la première fois en 2020 que de l’eau chaude océanique pénétrait sous le glacier dans sa zone d’ancrage. L’année précédente, les chercheurs avaient observé une énorme cavité, presque de a taille de Manhattan, sous le glacier.

Aujourd’hui, les scientifiques nous transmettent une autre mauvaise nouvelle. Le ralentissement des courants océaniques profonds, causé par la fonte des glaces de l’Antarctique, arrive plus tôt que prévu. Selon une nouvelle étude publiée le 25 mai 2023 dans la revue Nature Climate Change, il se produit des décennies « en avance sur le calendrier », menaçant la vie marine et risquant d’accélérer le réchauffement climatique.

Cela fait longtemps que les scientifiques avertissent qu’une accélération de la fonte des glaces antarctiques et de la hausse des températures, entraînée par l’émission des gaz à effet de serre d’origine humaine, aura un effet significatif sur le réseau mondial des courants océaniques.

Une étude antérieure avait ainsi suggéré que la circulation des eaux dans les parties les plus profondes des océans ralentirait de 40% d’ici 2050 si les émissions de gaz à effet de serre restaient élevées. Le plus inquiétant, c’est que la nouvelle étude, basée elle en grande partie sur des données d’observations recueillies au fil des décennies, montre que ce processus a en fait déjà ralenti de 30% entre les années 1990 et 2010.

Les conséquences de cette situation pourraient être importantes. En effet, l’océan profond de l’Antarctique agit comme une « pompe » clé pour le réseau mondial des courants océaniques. Quand la circulation océanique ralentit, il reste plus de dioxyde de carbone et de chaleur dans l’atmosphère, ce qui accélère le réchauffement climatique.

Sources : médias d’information américains, France Info.

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I have alerted several times on this blog to the warming of the Southern Ocean and its effect on the ice shelves. It should not be forgotten that these platforms serve as ramparts for the glaciers located upslope. Since the ice shelves are on the surface of the ocean, their melting has no effect on sea level, much like an ice cube in a glass of water. On the other hand, if the glaciers were to end their course in the ocean, the situation would be much more worrying.
Thwaites Glacier – also called Doomsday Glacier – is melting faster than expected. We have known for a long time that the disappearance of this glacier, the size of Florida, would be a source of disasters in the world. Scientists expect the melting of the glacier to raise global sea level by up to 3 meters. The Thwaites is melting at a rapid rate and scientists now believe that its melting will very probably accelerate in the years to come.
To better predict the future of the glacier and how quickly its disappearance could occur, the researchers looked closely at its grounding zone on the ocean floor, where the glacier leaves the sea floor and gradually becomes a floating platform. According to the researchers, “the Thwaites is really holding on today by its fingernails »,
Scientists discovered for the first time in 2020 that warm ocean water was entering beneath the glacier in its grounding zone. The previous year, researchers had observed a huge cavity, almost the size of Manhattan, under the glacier.

Today, scientists bring us another bad news. The slowing of deep ocean currents, caused by the melting ice of Antarctica, is coming sooner than expected. According to a new study published on May 25th, 2023 in the journal Nature Climate Change, it is happening decades « ahead of schedule », threatening marine life and risking accelerating global warming.
Scientists have long warned that an acceleration in the melting of Antarctic ice and rising temperatures, driven by the emission of human-made greenhouse gases, will have a significant impact on the global network of oceanic currents.
An earlier study had suggested that water circulation in the deepest parts of the oceans would slow down by 40% by 2050, even if greenhouse gas emissions remained high. Worryingly, the new study, based largely on observation data collected over decades, shows that this process actually already slowed by 30% between the 1990s and 2010s.
The consequences of this situation could be significant. Indeed, the deep ocean of Antarctica acts as a key « pump » for the global network of ocean currents. When ocean circulation slows, more carbon dioxide and heat remain in the atmosphere, which accelerates global warming.
Sources: US news media, France Info.

Hausse de la température de l’océan en Antarctique Occidental (Source: BAS)

Effet de sape des eaux océaniques sur les plates-formes glaciaires

(Source: BAS)

Le guano des manchots et le fer dans l’Océan Austral // The penguins’ guano and iron in the Southern Ocean

Selon une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Communications, le déclin spectaculaire des populations de manchots met en péril la capacité de l’Océan Antarctique à entretenir la faune et à absorber de grandes quantités de dioxyde de carbone.
Les recherches effectuées par des biologistes de l’Institut des sciences marines d’Andalousie (Espagne) montrent que les manchots à jugulaire jouent un rôle important dans la propagation du fer dans la colonne d’eau lorsqu’ils défèquent dans et près de celle-ci. Ils semblent également transférer ce fer entre les parties riches et pauvres en fer de l’océan lorsqu’ils migrent le long de la banquise au fil des saisons.
Le manque de fer joue un rôle essentiel dans la croissance du plancton, en particulier dans la zone de l’Océan Austral où circule le courant circumpolaire antarctique. En apportant du fer aux zones qui en manquent, les manchots stimulent la croissance du plancton. Ce dernier se situe au bas de la chaîne alimentaire et permet donc une plus grande abondance de toutes sortes d’espèces de faune marine.
Le fer permet aux populations de krill de se développer et avec elles, les baleines, les autres manchots et d’autres espèces animales. Le plancton, qui se développe grâce à la photosynthèse, absorbe également le dioxyde de carbone. Lorsqu’il est mangé ou meure, ce carbone coule vers le fond marin où il se dépose. L’ensemble des océans de la planète absorbent environ 30 % des émissions humaines annuelles de carbone.
Le rôle crucial du fer dans le cycle de vie de l’Antarctique est bien connu, mais jusqu’à présent, la plupart des recherches se sont concentrées sur les baleines et le krill. Les baleines jouent un rôle essentiel dans la fertilisation de l’Atlantique Sud et de l’Océan Austral à la fois en libérant le fer du krill et en se déplaçant du nord au sud, véhiculant du fer avec elles. Leur quasi-extinction au milieu du 20ème siècle en raison de la chasse industrielle a gravement entravé ce cycle du fer et réduit l’abondance de la vie dans l’Atlantique Sud et l’Océan Austral.
L’équipe scientifique espagnole a tenté d’explorer le rôle des oiseaux marins dans le même processus de recyclage du fer. Ils ont utilisé des drones pour calculer le volume de guano émis par les manchots. Ils ont échantillonné les excréments pour mesurer leur teneur en fer et évalué la géographie des colonies pour modéliser la quantité qui se déverserait dans la mer. Ils ont constaté que les manchots à jugulaire recyclaient 521 tonnes de fer par an et que leur contribution à la productivité de l’Océan Antarctique était équivalente à toutes les baleines à fanons, y compris les baleines à bosse et les baleines bleues qui vivent dans la région.
Cependant, en raison du déclin de 50 % de la population de manchots depuis les années 1980, les scientifiques pensent que c’est la moitié du fer fourni par l’espèce qui a disparu. La cause exacte de la baisse spectaculaire du nombre de manchots à jugulaire n’est pas vraiment connue, mais les scientifiques sont persuadés qu’elle est liée au réchauffement climatique. La banquise se forme plus tard et se réduit plus tôt, ce qui perturbe la chaîne alimentaire. D’autres manchots, dont l’Adélie, le Gentoo et le King, ont tous connu de semblables réductionx de population.
Sans le fer fourni par les jugulaires et autres manchots, il est peu probable que l’Océan Antarctique soit en mesure d’héberger la même vie animale ou d’absorber la même quantité de dioxyde de carbone qu’il le fait actuellement.
Source : Nature Communications.

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According to a new study published in the journal Nature Communications, a dramatic decline in penguin populations is putting at risk the Antarctic Ocean’s ability to support wildlife and absorb vast amounts of carbon dioxide.

The research from biologists at the Institute of Marine Sciences of Andalusia (Spain) shows that Chinstrap penguins perform an important role in spreading iron through the water column by defecating in and near water. They also appear to transfer it between iron-rich and iron-poor parts of the ocean as they migrate along with the edge of the sea ice through the seasons.

A lack of iron is a crucial limiting factor for plankton growth, especially in an area of the Southern Ocean where the Antarctic Circumpolar Current (ACC) flows. By bringing iron to these depleted areas, the penguins stimulate the growth of additional plankton, which sits at the bottom of the food chain and therefore allows a greater abundance of all kinds of marine wildlife.

That allows krill populations to grow and with them, whales, further penguins, and other animals. The plankton, which grow through photosynthesis, also absorb carbon dioxide. When they are eaten or die, this carbon sinks to the seafloor, where it settles and remains. In total, the worlds’ oceans absorb about 30 per cent of annual human carbon emissions.

The crucial role of iron in the Antarctic life-cycle is well known, but until now, most research focused on whales and krill. Whales perform an essential role in fertilising the the South Atlantic and Southern Ocean both by unlocking the iron in krill and by roaming from north to south, bringing iron with them. Their near extinction in the mid-20th century due to industrial whaling severely hindered this iron cycle and reduced the abundance of life in the South Atlantic and the Southern Ocean.

The Spanish scientific team sought to explore the role of seabirds in the same iron recycling process. They used drones to calculate the volume of guano created by the penguins and sampled the excrement to measure its iron content and assessed the geography of colonies to model how much would wash into the sea. Overall, they found that the Chinstrap penguins recycled 521 tonnes of iron per year and that their contribution to the Antarctic Ocean’s productivity was equivalent to all the baleen whales, including humpbacks and blue whales, found in the region.

However, because of the 50 per cent decline in population since the 1980s, they believe that this is half the iron the species used to provide. The exact cause of the dramatic decline in Chinstrap numbers is unclear, but scientists suspect it is related to the changing climate. Sea ice is forming later and weakening earlier and disrupting the food chain. Other penguins, including the Adélie, Gentoo and King, have all seen similar population crashes.

Without the iron provided by the Chinstraps and other penguins, the Antarctic Ocean is unlikely to be able to support the same level of life or absorb the same amount of carbon dioxide as it does now.

Source : Nature Communications.

Recyclage du fer et stimulation de la production primaire dans les zones pélagiques de l’Océan Austral.