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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

Les poussins de manchots empereurs victimes de la fonte record de la banquise antarctique // Emperor penguin chicks victims of record melting of Antarctic sea ice

Les colonies de manchots empereurs en Antarctique ont été anéanties en 2023 car le réchauffement climatique accélère la fonte de la banquise. C’est le résultat d’une étude du British Antarctic Survey publiée le 25 avril 2024 dans le Journal of Antarctic Science
L’étude révèle que la surface extrêmement réduite de la banquise en 2023 a contribué à la deuxième pire année en matière de mortalité des poussins de manchots empereurs depuis le début des observations en 2018. Cela fait suite à un « échec de reproduction catastrophique » en 2022.
Les manchots empereurs se reproduisent sur les plates-formes de glace de mer. Leurs poussins éclosent en hiver entre fin juillet et mi-août et sont élevés jusqu’à ce qu’ils développent des plumes imperméables, généralement en décembre, avant la fonte estivale. Le problème est que si la glace de mer fond trop tôt, les poussins risquent de se noyer et de geler.
L’étude explique que 14 des 66 colonies de manchots – qui peuvent chacune produire plusieurs centaines à plusieurs milliers de poussins par an – ont été affectées par la fonte précoce de la glace de mer en 2023. Cependant, les scientifiques affirment que 2023  » n’a pas été aussi désastreuse qu’ils le craignaient. » En effet, un nombre record de 19 colonies avaient été touchées en 2022.
L’étude révèle également que plusieurs colonies, en particulier celles ravagées en 2022, s’étaient déplacées à la recherche de meilleures conditions vers des icebergs, des plates-formes de glace ou une glace de mer plus stable. Même si un tel comportement des oiseaux est un signe encourageant quant à leur capacité à s’adapter à un environnement changeant, on peut craindre qu’il ne s’agisse que d’une « solution temporaire », compte tenu de la vitesse à laquelle le réchauffement climatique s’accélère et affecte le continent Antarctique. En fait, la seule solution repose sur les humains, qui ont tout intérêt à réduire les émissions de gaz à effet de serre qui provoquent le réchauffement de la planète et contribuent à la fonte des glaces, principale menace à laquelle sont confrontés les manchots
2022 et 2023 ont été les premières années où la superficie de glace de mer est tombée en dessous de deux millions de kilomètres carrés depuis le début des relevés satellitaires. Cela représente une baisse d’environ 30 pour cent par rapport à la moyenne de 1981 à 2010.
Selon une étude de 2020, on dénombre environ 250 000 couples de manchots empereurs reproducteurs en Antarctique. Un auteur de l’étude a déclaré : « Si on rencontre plusieurs mauvaises années, cela commence à faire baisser la population au fil du temps. » Si les émissions de gaz à effet de serre se maintiennent aux niveaux actuels, la population de manchots devrait diminuer de 99 % d’ici la fin du siècle.
Source : British Antarctic Survey, médias d’information internationaux.

Crédit photo: Wikipedia

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Colonies of emperor penguin chicks were wiped out in 2023 as global warming accelerates the melting of sea ice. This is the result of a study by the British Antarctic Survey published on April 25th, 2024 in the Journal of Antarctic Science .

The study found that record-low sea ice levels in 2023 contributed to the second-worst year for emperor penguin chick mortality since observations began in 2018. It follows a « catastrophic breeding failure » in 2022.

Emperor penguins breed on sea-ice platforms, with chicks hatching in the winter between late July and mid-August. The chicks are reared until they develop waterproof feathers, typically in December ahead of the summer melt. The problem is that if the ice melts too early, the chicks risk drowning and freezing.

The study explains that 14 out of 66 penguin colonies, which can each produce several hundred to several thousand chicks in a year, were affected by early sea-ice loss in 2023. However, scientists say that 2023 « wasn’t as bad as [they] feared. », A record 19 colonies were affected in 2022.

The study also found that several colonies, particularly those ravaged the previous year, had moved in search of better conditions onto icebergs, ice shelves or more stable sea ice. While such moves offer a hopeful sign that the birds can adapt to the changing environment, one can fear it is just a « temporary solution », considering the spped at which global warming is accelerationg and affecting the Antarctic continent. Actually, the only solution relies on humans that should reduce planet-heating greenhouse gas emissions that are contributing to ice melt which is the main threat facing the species.

Both 2022 and 2023 were the first years to see the area of sea-ice fall below two million square kilometres since the beginning of satellite records. That marks a decine of about 30 percent from the 1981-2010 average.

There are about 250,000 breeding emperor penguin pairs in Antarctica, according to a 2020 study. An author of the stay said : « If you get multiple bad years, it is going to start to drive the population down over time. » If greenhouse gas emissions continue at current levels, the penguin population is expected to decline by 99 percent by the end of the century.

Source : British Antarctic Survey, international news media.

La glace de mer antarctique encore au plus bas // Antarctic sea ice still at its lowest

Contrairement aux informations répandues par certains négationnistes du réchauffement climatique, le National Snow and Ice Data Center (NSIDC) indique que pour la troisième année consécutive, la couverture de glace de mer autour de l’Antarctique est tombée en dessous de 2 millions de kilomètres carrés, un seuil qui n’avait pas été dépassé avant 2022 depuis le début des mesures satellitaires en 1979. Les dernières données du NSIDC confirment que les trois dernières années ont été les trois plus faibles jamais enregistrées en termes de quantité de glace de mer autour du continent.

Source: NSIDC

La glace de mer antarctique atteint chaque année son point le plus bas au cœur de l’été austral, en février. Le 18 février 2024, la couverture moyenne de la glace de mer est tombée pendant cinq jours à 1,99 million de kilomètres carrés et le 21 février à 1,98 million. Le record était de 1,78 million, établi en février 2023. On ne saura que dans une semaine ou deux si le niveau actuel représente le minimum de cette année.

Source: NSIDC

La glace de mer antarctique atteint son apogée chaque année au mois de septembre, mais l’étendue maximale en 2023 était la plus basse jamais enregistrée, battant le record précédent d’environ 1 million de kilomètres carrés. La couverture a semblé se redresser légèrement en décembre avec le retour du regel, mais elle est ensuite retombée au niveau actuel.
Les scientifiques étudient les causes du déclin de la banquise, mais ils sont de plus en plus convaincus que la cause principale est le réchauffement de l’océan Austral qui entoure le continent. J’ai expliqué le phénomène dans plusieurs notes sur ce blog. En outre, la glace de mer renvoie le rayonnement solaire, de sorte que l’absence de glace peut entraîner un réchauffement plus important des océans.

Source: British Antarctic Survey

Outre son étendue plus réduite, la glace de mer est également moins épaisse dans de nombreuses régions.
Les écosystèmes de l’Antarctique sont liés à la glace de mer, depuis le phytoplancton capable d’éliminer le carbone de l’atmosphère jusqu’aux sites de reproduction des manchots.
Les scientifiques ont averti que la perte de glace de mer n’est que l’un des nombreux changements majeurs observés en Antarctique et susceptibles d’avoir des conséquences à l’échelle de la planète. En particulier, sa disparition expose une plus grande partie du continent à l’océan, ce qui accélère la fonte des glaciers avec comme conséquence la hausse du niveau de la mer dans le monde.
Source : NSIDC.

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Contrary to the information spread by certain global warming deniers, the National Snow and Ice Data Center (NSIDC) indicates that for the third year in a row, sea ice coverage around Antarctica has dropped below 2 million square kilometers, a threshold which before 2022 had not been breached since satellite measurements started in 1979. The latest data from the NSIDC confirms the past three years have been the three lowest on record for the amount of sea ice around the continent.

Antarctica’s sea ice reaches its lowest extent at the height of the continent’s summer in February each year. On 18 February 2024, the five-day average of sea ice cover fell to 1.99 million square kilometers and on 21 February was at 1.98 million. The record low was 1.78 million, set in February 2023. Whether the current level represents this year’s minimum won’t be known for another week or two.

Antarctica’s sea ice reaches its peak each September, but the maximum extent in 2023 was the lowest on record, easily beating the previous record by about 1 million square kilometers. Coverage appeared to recover slightly in December as the refreeze progressed, but then fell away again to the current levels.

Scientists are still investigating what is causing the decline in sea ice, but they are more and more convinced that the cause lies with the warming the Southern Ocean that encircles the continent. I have explaines the phenomenon in several posts on this blog. Besides, sea ice reflects solar radiation, meaning less ice can lead to more ocean warming.

Beside the reduced extent of the sea ice, it is also thinner on average in many areas.

Antarctica’s ecosystems are tied to the sea ice, from the formation of phytoplankton that can remove carbon from the atmosphere to the breeding sites of penguins.

Scientists have warned the loss of sea ice is just one of several major changes being observed in Antarctica that is likely to have global consequences – in particular, its loss is exposing more of the continent to the ocean, accelerating the loss of ice on the land, which can push up global sea levels.

Source : National Snow and Ice Data Center.

Les ours polaires et le réchauffement climatique (suite) // Polar bears and global warming (continued)

J’ai écrit plusieurs notes sur les difficultés rencontrées par les ours polaires à cause du réchauffement climatique et la réduction de la glace de mer dans l’Arctique. Certains d’entre eux risquent la famine avec la fonte de la banquise, car ils sont incapables d’adapter leur régime alimentaire à la vie sur terre. Les ours polaires se nourrissent normalement de phoques annelés qu’ils capturent sur la banquise au large. À mesure que la glace disparaît dans un monde qui se réchauffe, de nombreux ours passent de plus en plus de temps sur le rivage où ils mangent des œufs d’oiseaux (d’oies polaires, par exemple), des baies et de l’herbe. Avec moins de nourriture, les plantigrades perdent rapidement du poids, avec au final le risque de mort.

L’ours polaire est devenu un emblème de la menace que fait de plus en plus peser le réchauffement climatique dans l’Arctique, mais l’impact de la hausse des températures sur cette espèce est complexe.
Le nombre d’ours a chuté jusque dans les années 1980, principalement à cause d’une mauvaise gestion de la chasse. Par la suite, grâce à une meilleure protection juridique, le nombre d’ours polaires a augmenté. Il reste environ 26 000 plantigrades dans le monde, dont la majorité au Canada. Des populations se trouvent également aux États-Unis, en Russie, au Groenland et en Norvège. Les ours polaires font partie des animaux menacés d’extinction par l’Union internationale pour la conservation de la nature (UICN).

La hausse des températures est aujourd’hui considérée comme la plus grande menace pour les ours polaires. Les animaux utilisent la glace de mer comme plate-forme pour chasser le phoque annelé, qui offre de fortes concentrations de graisse, principalement à la fin du printemps et au début de l’été. Le problème, c’est que pendant les mois les plus chauds, de nombreuses régions de l’Arctique sont désormais libres de glace, dont sans plates-formes pour les ours. .
Une étude a été réalisée dans l’ouest du Manitoba, au Canada. Dans cette région, la période sans glace a augmenté de trois semaines entre 1979 et 2015. Pour comprendre comment les ours polaires font face à la disparition de la glace, les chercheurs ont suivi les activités de 20 animaux pendant les mois d’été sur une période de trois ans. En plus des échantillons de sang et de la prise de poids des ours, les chercheurs ont équipé les plantigrades de colliers avec caméra vidéo et un GPS. Cela a permis d’enregistrer les déplacements des animaux, leurs activités et leur alimentation.
Pendant les mois d’été sans glace, les ours adoptent différentes stratégies pour survivre. Ainsi, certains passent leur temps à se reposer tout en conservant leur énergie. La majorité essaye de chercher de la végétation ou des baies ou nage pour voir s’ils pourront trouver de la nourriture. Ces animaux sont de bons nageurs et ont été repérés jusqu’à 100 km au large ; ils peuvent nager à des vitesses d’environ 10 km par heure..Les deux stratégies utilisées par les ours pendant l’été se sont soldées par des échecs, 19 des 20 plantigrades qui ont participé à l’étude ont perdu de la masse corporelle, jusqu’à 11 % dans certains cas. En moyenne, ils ont perdu un kilo par jour.

Contrairement à ce que pensent certains, les ours polaires ne sont pas des grizzlis avec un pelage blanc. Ils sont très différents de leurs homologues. Deux des trois ours qui se sont mis à l’eau et ont nagé ont trouvé des carcasses d’animaux morts mais ils n’ont passé que peu de temps à manger, car ils étaient trop fatigués par leurs efforts dans l’eau. Cela montre que ces ours ne peuvent pas manger et nager en même temps.
Alors que des recherches antérieures ont souligné les défis que posera le climat aux ours polaires au cours des décennies à venir, la nouvelle étude soulève d’importantes questions sur la capacité d’adaptation de l’espèce.
Certains chercheurs affirment que les impacts du réchauffement climatique sur les ours polaires diffèrent selon les endroits [NDLR : C’est ce que m’avait confirmé Rémi Marion, spécialiste français de l’ours polaire, il y a quelques années]. Il est probable que les ours polaires seront absents des zones où la glace de mer disparaîtra dans les prochaines années, mais il est difficile de dire exactement quand et où. D’autres régions bénéficieront également de conditions favorables pour les ours dans plusieurs décennies. En revanche, l’ouest du Manitoba, où l’étude a été réalisée, est un endroit où les conditions seront probablement très difficiles pour les ours à court terme, si la glace de mer continue de disparaître comme prévu.
Source  : Nature Communications via Yahoo Actualités.

Ours polaires dans le Manitoba pendant l’été (Photos: C. Grandpey)

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I have written several posts about the difficulties caused by global warming and the reduction of sea ice in the Arctic for polar bears. Some of them face starvation as the Arctic sea ice melts because they are unable to adapt their diets to living on land. Polar bears normally feed on ringed seals that they catch on ice floes offshore. But as the ice disappears in a warming world, many bears are spending greater amounts of time on shore, eating bird’s eggs (polar geese’ eggs, for instance), berries and grass. With less fodd, the animals rapidly lose weight on land, increasing the risk of death.

The polar bear has become the poster child for the growing threat of global warming in the Arctic, but the reality of the impact on this species is complicated.

The number of bears plummeted up to the 1980s. This was mainly due to unsustainable hunting.

With greater legal protection, polar bear numbers have risen. There are about 26,000 polar bears left in the world, with the majority in Canada. Populations are also found in the US, Russia, Greenland and Norway. Polar bears are listed as vulnerable to extinction by the International Union for Conservation of Nature (IUCN).

Increasing global temperatures are now seen as the biggest threat to polar bears. The animals use the sea ice as a platform to hunt ringed seals, which have high concentrations of fat, mostly in late spring and early summer. However, during the warmer months many parts of the Arctic are now increasingly ice-free.

A study was carried out in western Manitoba. In that region, the ice-free period has increased by three weeks between 1979 and 2015. To understand how the animals survive as the ice disappears, researchers followed the activities of 20 polar bears during the summer months over a three-year period. As well as taking blood samples, and weighing the bears, the animals were fitted with GPS-equipped video camera collars. This allowed the scientists to record the animals movements, their activities and what they ate.

In the ice-free summer months, the bears adopted different strategies to survive, with some essentially resting and conserving their energy. The majority tried to forage for vegetation or berries or swam to see if they could find food. These animals are strong swimmers and have been spotted up to 100 km offshore, they can swim at speeds of around 10 km per hour. Both approaches failed, with 19 of the 20 bears in the study losing body mass, by up to 11% in some cases. On average they lost one kilogramme per day.

Contrary to what some people think, polar bears are not grizzly bears wearing white coats. They are very different. Two of the three bears that took to the water found carcasses of dead animals but spent only a short time eating, as they were too tired from their exertions. It shows that these bears can’t eat and swim at the same time.

While previous research has outlined the challenges that climate poses over the decades to come, the new study raises important questions about the species’ ability to adapt.

Other researchers say the impacts of global warming on polar bears differ, depending on location. It is likely polar bears will disappear from areas where sea ice will be lost in future, but it is difficult to say just when and where. Some areas will have good conditions for bears also many decades from now. Western Manitoba where the study was performed is one where conditions may be very difficult for bears within a short time, if sea ice continues to disappear as predicted.

Source : Nature Communications via Yahoo News.