Le record de vitesse de 80 mph pour la fracture d'un glacier aide à révéler la physique de l'effondrement de la calotte glaciaire


Il y a suffisamment d'eau gelée dans les glaciers du Groenland et de l'Antarctique pour que s'ils fondaient, les mers mondiales s'élèveraient de plusieurs mètres. Ce qui arrivera à ces glaciers au cours des prochaines décennies constitue la plus grande inconnue en ce qui concerne la montée des mers, en partie parce que la physique de la fracture des glaciers n’est pas encore entièrement comprise.

Une question cruciale est de savoir dans quelle mesure le réchauffement des océans pourrait entraîner une rupture plus rapide des glaciers. Des chercheurs de l'Université de Washington ont démontré la rupture à grande échelle la plus rapide connue le long d'une plate-forme de glace de l'Antarctique. L'étude, récemment publiée dans Avancées de l'AGU, montre qu'une fissure de 10,5 kilomètres s'est formée en 2012 sur le glacier Pine Island – une plate-forme de glace en retrait qui retient la plus grande calotte glaciaire de l'Antarctique occidental – en 5 minutes et demie environ. Cela signifie que la faille s’est ouverte à environ 115 pieds (35 mètres) par seconde, soit environ 80 milles par heure.

“Il s'agit, à notre connaissance, de l'événement d'ouverture de faille le plus rapide jamais observé”, a déclaré l'auteur principal Stephanie Olinger, qui a réalisé ce travail dans le cadre de ses recherches doctorales à l'UW et à l'Université Harvard, et qui est maintenant chercheuse postdoctorale à l'Université de Stanford. . “Cela montre que dans certaines circonstances, une plate-forme de glace peut se briser. Cela nous indique que nous devons faire attention à ce type de comportement à l'avenir et cela nous indique comment nous pourrions décrire ces fractures dans des modèles de calotte glaciaire à grande échelle. “

Une faille est une fissure qui traverse environ 300 mètres de glace flottante pour une plate-forme de glace typique de l'Antarctique. Ces fissures sont le précurseur du vêlage de la banquise, au cours duquel de gros morceaux de glace se détachent d'un glacier et tombent dans la mer. De tels événements se produisent souvent au glacier Pine Island : l'iceberg observé dans l'étude s'est séparé depuis longtemps du continent.

“Les plates-formes de glace exercent une influence stabilisatrice très importante sur le reste de la calotte glaciaire de l'Antarctique. Si une plate-forme de glace se brise, la glace du glacier derrière accélère vraiment”, a déclaré Olinger. “Ce processus de rifting est essentiellement la façon dont les plates-formes de glace de l'Antarctique mettent bas de gros icebergs.”

Dans d’autres régions de l’Antarctique, les failles se développent souvent au fil des mois ou des années. Mais cela peut se produire plus rapidement dans un paysage en évolution rapide comme le glacier Pine Island, où les chercheurs pensent que la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental a déjà dépassé un point de bascule lors de son effondrement dans l’océan.

Les images satellites fournissent des observations continues. Mais les satellites en orbite ne passent par chaque point de la Terre que tous les trois jours. Ce qui se passe pendant ces trois jours est plus difficile à cerner, en particulier dans le paysage dangereux de la fragile banquise antarctique.

Pour la nouvelle étude, les chercheurs ont combiné des outils pour comprendre la formation de la faille. Ils ont utilisé des données sismiques enregistrées par des instruments placés sur la banquise par d'autres chercheurs en 2012 avec des observations radar provenant de satellites.

La glace des glaciers agit comme un solide sur des échelles de temps courtes, mais elle ressemble davantage à un liquide visqueux sur des échelles de temps longues.

“La formation d'une faille ressemble-t-elle davantage à un bris de verre ou à la destruction de Silly Putty ? C'était la question”, a déclaré Olinger. “Nos calculs pour cet événement montrent qu'il s'agit plutôt d'un bris de verre.”

Si la glace était un simple matériau fragile, elle aurait dû se briser encore plus rapidement, a déclaré Olinger. Une enquête plus approfondie a mis en évidence le rôle de l'eau de mer. L'eau de mer dans les failles maintient l'espace ouvert contre les forces intérieures du glacier. Et comme l’eau de mer a une viscosité, une tension superficielle et une masse, elle ne peut pas combler instantanément le vide. Au lieu de cela, la vitesse à laquelle l’eau de mer remplit la fissure d’ouverture contribue à ralentir la propagation du rift.

“Avant de pouvoir améliorer les performances des modèles de calotte glaciaire à grande échelle et des projections de l'élévation future du niveau de la mer, nous devons avoir une bonne compréhension, basée sur la physique, des nombreux processus différents qui influencent la stabilité de la plate-forme de glace”, a déclaré Olinger.

La recherche a été financée par la National Science Foundation. Les co-auteurs sont Brad Lipovsky et Marine Denolle, tous deux membres du corps professoral de l'UW en sciences de la Terre et de l'espace qui ont commencé à conseiller les travaux à l'Université Harvard.

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