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Réduction des incertitudes sur le bilan de masse des glaces antarctiques: cas du Dronning Maud Land côtier (IceCoN)

Projet de recherche SD/CA/06A (Action de recherche SD)


Personnes :

  • Dr.  PATTYN Frank - Vrije Universiteit Brussel (VUB)
    Coordinateur du projet
    Partenaire financé belge
    Durée: 15/3/2012-15/6/2016
  • Dr.  BRUYNINX Carine - Observatoire Royal de Belgique (ORB)
    Partenaire financé belge
    Durée: 15/3/2012-15/6/2016
  • Prof. dr.  TISON Jean-Louis - Université Libre de Bruxelles (ULB)
    Partenaire financé belge
    Durée: 15/3/2012-15/6/2016
  • Prof. dr.  HUBBARD Bryn - Abersystwyth University (UABER)
    Partenaire financé étranger
    Durée: 15/3/2012-15/6/2016

Description :

Contexte:

Sur le plan international, ICECON s’intègre dans le réseau PoleNet GNSS et contribuera aux programmes SCAR tels que SCERCE (Réponse à et influence de la croûte terrestre sur l’évolution de la cryosphère) et PAIS (Dynamique de la calotte Antarctique dans le passé). Les résultats du projet ICECON seront intégrés dans l’AR6 du GIEC et participeront à la révision des contributions de la calotte Antarctique à la montée du niveau marin. Sur le plan national, le projet ICECON s’inscrit dans la continuation des projets SPDD supportés dans le passé tels que : ASPI, BELISSIMA et GIANT, les deux derniers s’étant déroulés dans le cadre de BELISA.

Description du Projet:

Objectifs: Le projet ICECON a pour objectif de mieux cerner les volumes de glace passés et présents ainsi que les variations d’extension de la calotte antarctique en Dronning Maud Land (DML), à l’aide d’une nouvelle série de mesures et d’observations et de modélisations de la calotte glaciaire. La connaissance des volumes passés de la calotte antarctique est cruciale car celle-ci répond encore aujourd’hui à son état antérieur, plus particulièrement celui du Dernier Maximum Glaciaire (LGM), il y à environ 18.000 ans, alors que la calotte antarctique était significativement plus développée. L’hypothèse de travail principale du projet ICECON est que, bien que la calotte se soit indéniablement considérablement étendue sur la plateforme continentale au cours du dernier maximum glaciaire en Dronning Maud Land, son extension n’a probablement pas été aussi importante que prédite précédemment par les modèles dynamiques de calotte à grande échelle.

Une perception correcte des anciens volumes de glace est particulièrement importante pour les corrections du PGR (Réajustement isostatique post-glaciaire) dans le cadre de l’interprétation des changements de masse actuels de la calotte à l’aide des données satellitaires gravimétriques GRACE. Le Groenland comme l’Antarctique sont actuellement en perte de masse nette. Cependant, les données GRACE mesurent essentiellement les changements du champ de gravité à la surface de la Terre, et intègrent donc, dans ces régions polaires, à la fois les changements de bilan de masse de la glace et les variations glacio-isostatiques. Alors que le réajustement glacio-isostatique est généralement bien connu au Groenland , les mesures équivalentes sont rares en Antarctique de par la rareté des zones dénuées de glace.

Methodologie:

Les mesures directes des taux actuels de remontée glacio-isostatique sont réalisables à l’aide de réseaux de mesures géodésiques continues GNSS (Système global de navigation satellitaire) à haute résolution. Deux instruments de ce type sont actuellement installés à PEA (Princesse Elisabeth, Antarctica). Cependant, puisque la majeure partie du réajustement isostatique est attendue à proximité des côtes (perte de glace plus importante depuis le dernier Glaciaire), le projet ICECON installera une station continue GNSS sur Seal Nunatak (60 km au Nord de PEA). Les mesures précises GNSS sont idéalement réalisées sur le rocher. Cependant, puisqu’une fraction minime du continent Antarctique est dégagée de glace, un système précis sera installé pour la première fois sur un « ice rise », constituant ainsi une étude pilote pour d’éventuelles mesures plus généralisées dans le futur.

L’obtention d’une vitesse de surrection glacio-isostatique à partir de mesures directes à la surface de la glace requiert des mesures additionnelles afin d’en permettre l’interprétation. Globalement, la vitesse de surrection de la surface de la glace résultera de la somme algébrique des termes suivants :

H ̇=b ̇/ρ+z ̇+L ̇

où b ̇ est le bilan de masse de surface (accumulation nette), ρ la densité de la glace, z ̇ la vitesse de submergence (liée à la déformation de la glace), et L ̇ le déplacement lithosphérique vertical. Puisque nous recherchons L ̇, le terme le plus petit de l’équation, une connaissance précise des autres paramètres s’impose. Les variations de H sont mesurées par l’appareillage de mesures continues GNSS, de manière similaire à une station sur la roche pour laquelle H ̇=L ̇. Les bilans de masse de surface seront déterminés par de mesures de radar de surface, typiquement réalisées à l’aide d’un radio écho-sondeur à haute fréquence. Cette technique nous permet de déterminer des horizons isochrones continus sur de longues distances et permet d’appréhender la variabilité locale de l’accumulation de surface. La valeur de l’accumulation absolue est alors obtenue en comparant les profils radar à la densité mesurée dans des carottages de surface où la densité du névé ou de la glace est déterminée, et où, si possible, une datation précise est réalisée en comptant les couches annuelles sur base de mesures chimiques et co-isotopiques. Enfin, la vitesse de submergence z ̇ peut-être déterminée en utilisant la méthode “coffee-can”, qui mesure l’évolution dans le temps de la position relative d’un point en profondeur par rapport à la surface. Des informations sur le timing de la déglaciation peuvent également être obtenues en analysant l’ « effet Raymond », qui cause une remontée des couches internes de l’ice rise sous la zone de partage des glaces en raison de la rhéologie non-linéaire de la glace. L’ensemble de ces données seront croisées pour être intégrées et contraindre un modèle ice sheet/ice shelf complexe avec pour objectif de reconstituer la déglaciation de cette zone côtière du Dronning Maud land.

Interactions entre les différents partenaires:

Le projet repose sur une approche multidisciplinaire combinant des analyses GNSS, des mesures radar à différentes fréquences, des analyses de carottes de glace (texture, chimie, densité, analyses isotopiques), des mesures televiewer et de la modélisation cryosphérique à différentes échelles (effet Raymond et modélisation à grande échelle). Le résultat est fonction des interactions entre les différents partenaires. Les aspects de modélisation constituent indéniablement un processus d’intégration de l’ensemble des résultats dans un cadre unificateur.

Résultats attendus:

Les résultats obtenus par chaque partenaire seront mis à disposition de l’ensemble du consortium afin de construire un ensemble cohérent et interactif. L’apport principal du projet sera une meilleure estimation des variations du bilan de masse depuis le LGM et des taux actuels de remontée isostatique à une échelle régionale (région côtière du Dronning Maud Land) de part et d’autre de la ligne d’ancrage, basée sur des données GNSS sur roche fixe et corrigées pour la déformation verticale de la glace à la station sur l’ice rise. Le suivi du projet est assuré par son site web : http://icecon2012.blogspot.com.

Partenaires:

Frank PATTYN : Coordinateur; modélisation de la calotte glaciaire; radar haute fréquence; intégration des données
Jean-Louis TISON: PI, analyses multiparamétriques des carottes, densité, analyses isotopiques, carottages
Carine BRUYNINX : PI ; analyse GNSS; installation GNSS et récupération des données
Tonie VAN DAM : Partenaire ; analyse GNSS; intégration dans GRACE
Bryn HUBBARD: Partenaire; forage à l’eau chaude; televiewer et mesures de densité
Kenichi MATSUOKA: Partenaire; radar glace à basse fréquence

Contacts:

Frank Pattyn, Laboratoire de Glaciologie CP160/03, Université Libre de Bruxelles, Av. F.D. Roosevelt 50, B-1050 Brussels, fpattyn@ulb.ac.be

Jean-Louis Tison, Laboratoire de Glaciologie CP160/03, Université Libre de Bruxelles, Av. F.D. Roosevelt 50, B-1050 Brussels, jtison@ulb.ac.be

Carine Bruyninx, Koninklijke Sterrenwacht van België/Observatoire Royal de Belgique, Ringlaan 3, 1180 Brussels, C.Bruyninx@oma.be

Tonie van Dam, Faculté des Sciences, de la Technologie et de la Communication, University of Luxembourg, Rue Richard Coudenhove-Kalergi 6, L-1359 Luxembourg

Kenichi Matsuoka, Norwegian Polar Institute, Fram Center, Tromsø, 9296, Norway

Bryn Hubbard, Centre for Glaciology, Institute of Geography & Earth Sciences, Aberystwyth University, Ceredigion, SY23 3DB. UK

Comité de suivi:

Richard HINDMARSH, British Antarctic Survey, UK
Olaf EISEN, Alfred Wegener Institute, Germany
Matt KING, University of Tasmania, Australia
Rob MULVANEY, British Antarctic Survey, UK
Angelika HUMBERT, Alfred Wegener Institute, Germany
Annick WILMOTTE, Université de Liège, Belgium
Christian DUBRULLE, Journal Le Soir, Belgium


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