image: This is the Dumont d'Urville French research station on the coast of East Antarctica. view more
Credit: @LTE/EPFL
Des chercheurs ont observé un phénomène ignoré jusqu'ici sur les régions côtières de l'Antarctique. À proximité du sol, les vents dits «catabatiques» réduisent en partie les précipitations neigeuses qui contribuent à la formation de la calotte glaciaire. Ceci, en faisant passer les flocons de neige de l'état solide à l'état gazeux (phénomène de sublimation). A l'aide de données inédites récoltées durant une année sur la côte de la Terre Adélie et de simulations effectuées avec des modèles atmosphériques, les auteurs de cette étude ont estimé à 17% la réduction du cumul de précipitations neigeuses par rapport à son maximum en altitude, à l'échelle du continent. Leurs mesures indiquent une réduction allant jusqu'à 35% sur les régions du pourtour de l'Antarctique de l'Est. Ce phénomène pourrait s'accentuer sous l'effet du changement climatique, selon les chercheurs. L'étude paraît dans Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Le processus que nous avons observé n'a pas été considéré jusqu'ici à sa juste mesure, étant donné son importance. Il est d'ailleurs encore largement indétectable par satellite», explique Alexis Berne, auteur principal de l'étude et directeur du Laboratoire de télédétection environnementale (LTE) de l'EPFL. Une équipe de chercheurs suisses, français et britanniques a procédé à une association inédite d'instruments de mesure entre 2015 et 2016 à la base scientifique française de Dumont d'Urville, sur la côte Est de l'Antarctique. Trois instruments différents ont ainsi été utilisés: un radar Doppler à double-polarisation, un pluviomètre à pesée et un profileur radar. Le premier permet d'obtenir des informations sur l'intensité des précipitations et leur composition. Le deuxième mesure le cumul de précipitations par «pesée», soit toutes les minutes, et a permis d'étalonner les estimations des deux radars. Ces deux instruments ont été déployés entre novembre 2015 et janvier 2016. Le profileur radar, dernier instrument emporté sur place, collecte des profils verticaux de l'intensité des précipitations, allant jusqu'à trois kilomètres d'altitude. Ce dernier est resté en fonctionnement continu à Dumont d'Urville depuis novembre 2015.
Les résultats obtenus ont tout d'abord surpris les chercheurs: la forte baisse des précipitations enregistrée près du sol ne correspondait pas aux observations habituelles. «Nous avons ainsi émis l'hypothèse que la diminution des précipitations observée dans les basses couches de l'atmosphère était liée à un phénomène de sublimation des cristaux par les vents catabatiques», détaille Christophe Genthon, directeur de recherches du CNRS à l'Institut des Géosciences de l'Environnement, basé à Grenoble. Fréquents, ces forts vents proviennent des hauts plateaux du continent. Etant donné le peu de relief de la calotte antarctique, ils se renforcent et parviennent sur les côtes en créant un première fine couche d'air (jusqu'à 300 m d'épaisseur) saturée de neige soulevée et, au-dessus, une seconde couche d'air beaucoup plus sec. En traversant cette seconde couche, les flocons de neige formés dans les couches nuageuses plus en altitude se subliment, passant donc directement de l'état solide à l'état gazeux, ce qui diminue au bout du compte, la contribution des précipitations au bilan de masse de la calotte glaciaire. «Cette couche correspond à unezone aveugle pour les satellites, à cause des échos de la surface, ce qui explique que le phénomène n'ait pas pu être observé par ce moyen jusqu'ici», précise Alexis Berne.
Les chercheurs ont ensuite identifié la présence des vents catabatiques capables de produire ce phénomène de sublimation dans la majorité des données de radiosondage disponibles auprès des stations scientifiques permanentes en Antarctique de l'Est. En utilisant différents modèles numériques validés par comparaison avec les mesures collectées en Terre Adélie, ils ont quantifié le phénomène à l'échelle du continent et montré l'influence significative de ce processus de sublimation sur le cumul de précipitation
Le bilan de masse de la calotte glaciaire est une donnée essentielle pour prévoir la hausse ou la baisse du niveau des mers. En raison du réchauffement climatique, les scientifiques s'attendent généralement à une augmentation des précipitations en Antarctique. L'interaction des vents catabatiques avec les précipitations pourrait toutefois remettre en cause ces prévisions et les complexifier. L'équipe planifie donc de nouvelles observations sur le continent. «Nous souhaitons compléter nos données récoltées en zone côtière et nous intéresser aux zones de topographie plus complexe. Des comparaisons avec différents types de modèles atmosphériques sont aussi prévues. Plus généralement, nous souhaiterions contribuer à l'étude des effets du changement climatique sur les précipitations en Antarctique», détaille Alexis Berne.
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Référence
Jacopo Grazioli, Jean-Baptiste Madeleine, Hubert Gallée, Richard M. Forbes, Christophe Genthon, Gerhard Krinner and Alexis Berne, "Katabatic Winds Diminish Precipitation Contribution to the Antarctic Ice Mass Balance", Proceedings of the National Academy of Sciences, 25 September 2017.
Journal
Proceedings of the National Academy of Sciences