Un meilleur suivi du déclin aux bords des calottes glaciaires suggère que les estimations précédentes ont manqué 20 pour cent de la fonte. La recherche met en évidence le rôle que l’IA peut jouer pour capturer avec précision le déclin des glaciers.
Bien qu’une nouvelle étude sur la masse de la calotte glaciaire du Groenland montre que des recherches antérieures avaient sous-estimé sa perte de glace d’environ 20 %, ce qui pourrait entraîner une augmentation inattendue de l’élévation du niveau de la mer, elle est également une bonne nouvelle quant aux progrès technologiques utilisés pour effectuer de telles mesures. .
L’étude, publiée le mois dernier dans la revue Nature, capture efficacement la perte de glace aux bords des glaciers, là où ils rencontrent la mer. Les chercheurs ont enregistré manuellement les changements sur les bords de la glace et ont également entraîné des algorithmes pour suivre la fonte le long de la frontière où le glacier rencontre la mer.
Des recherches antérieures se sont principalement concentrées sur la capture de la fonte à l’intérieur d’un masque de glace fixe, un périmètre établi, de la calotte glaciaire, qui manquait souvent les impacts notables du vêlage de la glace qui se détachait des bords de la calotte glaciaire. La nouvelle recherche indique que 1 000 gigatonnes de glace avaient disparu dans les estimations précédentes.
Étant donné que les bords les plus bas de la calotte glaciaire sont immergés dans l’eau, la perte de glace jusqu’alors inaperçue n’a pas affecté directement l’élévation du niveau de la mer. Cependant, l’amincissement de la calotte glaciaire pourrait accélérer la fonte et permettre à la glace actuellement présente sur terre de glisser dans l’eau et d’élever le niveau de la mer.
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Les chercheurs ont étudié 207 glaciers à l’aide de 236 328 observations satellite recueillies entre 1985 et 2022, certaines collectées manuellement et d’autres assemblées par IA, pour observer la fonte se produisant le long du périmètre de la glace. Cette approche répond aux limites des méthodes précédentes de mesure de la perte de glace au Groenland, qui rencontraient des difficultés pour capturer les changements dans les bords de la glace en raison des périmètres fixes étudiés.
Un accès plus rapide à des ensembles de données plus vastes et à l’IA a non seulement modifié la manière dont la recherche peut être menée, mais également les types de questions qui peuvent être posées et auxquelles il est possible de répondre. Les chercheurs peuvent désormais étudier les processus de fonte à une échelle beaucoup plus grande, plutôt qu’à un seul endroit, a déclaré Chad Greene, auteur principal de l’étude et glaciologue et spécialiste de la télédétection au Jet Propulsion Laboratory de la NASA.
« Il y a vingt ans, le domaine manquait de données. Nous avions tellement faim de données supplémentaires que nous pouvions obtenir », a déclaré Greene. « Et maintenant, ce paradigme a vraiment basculé, où tout à coup nous avons tellement de données… et de puissance de traitement qu’il suffit donc d’écrire des algorithmes pour passer au crible et trouver quels sont les signaux les plus cohérents et les plus significatifs. »
Les estimations de la perte de masse de glace du Groenland étaient auparavant acquises par trois méthodes : calculs de l’élévation des glaciers à l’aide de l’altimétrie satellitaire, qui montre leur épaisseur, études de leur vitesse de surface et mesure de l’attraction gravitationnelle des calottes glaciaires via The Gravity Recovery and Climate. Expérience (GRACE), un ensemble de satellites. Chaque méthode présente des défis pour mesurer avec précision la perte de masse de glace.
L’altimétrie satellitaire utilise des satellites pour déterminer l’élévation de la surface de la Terre. La méthode utilise des tirs laser pour mesurer l’élévation précise de la surface de la glace, mais peine à inclure les bords de la calotte glaciaire. Pour atténuer ce problème, les scientifiques définissent un périmètre fixe de la calotte glaciaire qui exclut les bords gênants. Les changements dans la calotte glaciaire au-delà de cette frontière ne sont pas enregistrés.
Pour étudier la vitesse de la surface de la glace, les chercheurs comparent des images d’un glacier prises à différents moments pour voir comment il s’est déplacé. Mais au-delà d’une « porte de flux » fixe, un autre périmètre établi par les chercheurs, les changements ne sont pas capturés. Le flux glaciaire décrit le mouvement de la glace de l’intérieur de la calotte glaciaire vers les bords.
Lorsque les calottes glaciaires perdent de la masse, elles perdent un peu de leur attraction gravitationnelle, mais les satellites GRACE ont du mal à mesurer ces changements dans les fjords étroits et profonds par lesquels la glace du Groenland s’écoule, a expliqué Greene. La glace dans ces fjords est souvent déjà en dessous du niveau de la mer, donc lorsqu’elle disparaît, elle est immédiatement remplacée par de l’eau de mer et l’attraction gravitationnelle ne change pas.
Lorsque Marco Tedesco, professeur Lamont à l’Observatoire terrestre Lamont-Doherty de l’Université de Columbia et scientifique adjoint à l’Institut Goddard d’études spatiales de la NASA, a commencé ses recherches vers 2001, il a dû attendre des semaines ou des mois pour recevoir les données qui lui étaient envoyées. sur un CD. Mais avec la standardisation des données des modèles et la disponibilité de satellites comme GRACE, lancé en mars 2002, les chercheurs pourraient élargir leur champ d’observation.
Les premières observations de GRACE ont montré qu’entre 2002 et 2023, le Groenland a perdu environ 270 gigatonnes de glace par an, ce qui entraînerait une élévation globale du niveau de la mer de 0,03 pouce par an.
De nouveaux outils ont révélé que plus de glace avait fondu qu’on ne le pensait auparavant, ont découvert Greene et son équipe dans leur récente étude. Bien que cette perte ait un impact direct minime sur la montée de la mer, affirment-ils, un ajout de plus de 1 000 gigatonnes d’eau douce à l’océan Atlantique Nord pourrait modifier la flottabilité de l’eau, ce qui pourrait renforcer les courants côtiers du Groenland et modifier le cours des interactions futures entre les océans. la glace et l’océan. La fonte des icebergs libère de grandes quantités d’eau douce dans les fjords, ce qui peut influencer le flux thermique des océans.
L’élévation du niveau de la mer et l’expansion des océans ne sont pas uniformes dans le monde entier et, à mesure que la glace du Groenland fond, la redistribution de l’élévation du niveau de la mer sera également affectée à mesure que l’attraction gravitationnelle exercée par les masses de glace en diminution diminue et que les endroits où le Groenland libère de l’eau changent.
D’ici 2100, selon une étude publiée dans Nature, le Groenland perdra ses glaces à un rythme plus rapide que n’importe quelle autre période des 12 000 dernières années, et, selon une autre étude, le flux de glace du nord-est du Groenland contribuera à l’élévation du niveau de la mer six fois plus. comme le prédisaient les modèles précédents.
« Mathématiquement parlant, nous poursuivons quelque chose qui non seulement change, mais qui s’accélère également et échappe presque à nos capacités d’observation », explique Tedesco.
Mais l’apprentissage automatique et l’intelligence artificielle deviendront des acteurs majeurs en aidant la nouvelle génération de scientifiques à accéder aux données et à répondre aux questions de manière moins chronophage, a-t-il déclaré.
« À l’intersection de l’informatique [and data availability]il y aura une meilleure compréhension des processus et des outils qui nous permettront de faire de meilleures simulations, en utilisant de meilleures ressources et en obtenant des réponses dans des délais beaucoup plus courts qu’auparavant », a-t-il déclaré.
« Une préoccupation majeure est d’éviter un point de bascule où l’amincissement de la calotte glaciaire est si grave que même si nous revenons aux conditions climatiques préindustrielles, l’épaisseur de la calotte glaciaire sera trop faible pour se rétablir. »
Un amincissement de la calotte glaciaire peut accélérer la fonte, a déclaré Xavier Fettweis, expert en bilan de masse de glace à l’Université de Liège en Belgique, par un processus connu sous le nom de rétroaction d’élévation de fonte qui se produit lorsque la calotte glaciaire entre dans un cycle de hauteur de surface décroissante et que la perte de masse de glace de sa masse superficielle augmente. À mesure que la glace fond et que la surface du glacier diminue, les températures de surface augmentent, favorisant ainsi la fonte de la glace.
La perte de 100 mètres de glace peut ajouter localement un réchauffement supplémentaire d’un degré Celsius. La calotte glaciaire devrait s’amincir d’environ 200 à 300 mètres d’ici 2100 dans les zones les plus proches des bords.
« Une préoccupation majeure est d’éviter un point de bascule où l’amincissement de la calotte glaciaire est si grave que même si nous revenons aux conditions climatiques préindustrielles, l’épaisseur de la calotte glaciaire sera trop faible pour se rétablir », explique Fettweis.
Les taux de perte de masse de glace au 21e siècle devraient être nettement plus élevés que ceux de l’ère préindustrielle, mais varient considérablement en réponse à différents scénarios de concentration de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, selon une étude de 2020 de la revue Nature. . Dans un scénario à faibles émissions, la perte de masse prévue au XXIe siècle est de 8 800 milliards de tonnes, mais dans un scénario à émissions élevées, jusqu’à 35 900 milliards de tonnes pourraient être perdues au cours de cette période de 100 ans.
La seule façon de sauver la glace serait de la refroidir et de former de la nouvelle glace, explique Tedesco. Mais il pense que cela n’arrivera pas, car même si le CO2 n’était plus rejeté dans l’atmosphère, il faudrait au moins 50 à 100 ans pour que l’atmosphère élimine progressivement le dioxyde de carbone déjà présent. C’est pourquoi des processus tels que la séquestration du carbone vont devenir de plus en plus importants.
Même avec les progrès réalisés dans la compréhension d’il y a 20 ans, « nous avons toujours besoin d’en savoir plus et de nouvelles choses que nous devons faire pour améliorer notre compréhension du Groenland », a déclaré Tedesco. « Ce n’est pas réglé. Cela ne sera jamais réglé. »
Mais les nouvelles technologies et méthodes de recherche peuvent aider à résoudre certaines incertitudes, a-t-il déclaré.
« Plus nous en apprenons sur l’interaction entre les différents composants, mieux nous pouvons [develop] ces estimations », dit Tedesco. « Nous avons besoin de davantage d’observations de l’interaction de l’océan avec les glaciers, et nous devons mieux comprendre où va l’eau.
