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OSUG - Terre Univers Environnement OSUG

Ocean / Ice sheet interactions : toward a coupled model system

par BRONDEX Julien - 26 mars 2015 - ( maj : 26 mars 2015 )

Nacho MERINO

Date de début et de fin : octobre 2013 - septembre 2016

Financement : bourse ministérielle (MENRT)

Directeurs : Julien Le Sommer (LGGE) et Gaël Durand (LGGE)

Résumé :

L’accélération des glaciers émissaires Antarctiques observée depuis une décennie fait peser de larges incertitudes quant à l’évolution du niveau des mers sur le siècle à venir. En effet, de lourdes présomptions pèsent sur la possible instabilité de l’Antarctique de l’ouest, du fait de la configuration topographique du socle sous-jacent [Bamber et al., 2008]. Si l’extension flottante des calottes, i.e. les ice shelves, contraignent l’écoulement de la glace amont par effet d’arc-boutant [Gagliardini et al 2010], toute perturbation de ces derniers est susceptible d’initier un large retrait irréversible de la calotte [Schoof 2007]. A l’échelle d’un siècle un tel retrait pourrait à lui seul augmenter le niveau des mers de 50 cm. Lever cette incertitude quant à l’évolution de la calottes Antarctique nécessite l’utilisation de modèles d’écoulement glaciaire haute résolution (i.e., résolution sub-kilométrique), plus particulièrement des zones côtières. Un autre aspect essentiel est de disposer d’une bonne connaissance du forçage océanique à l’interface ice-shelf / océan. Il est de fait nécessaire de connaître l’évolution de la température et de la circulation océanique dans les cavités présentes sous les ice shelves. Le problème s’avère ici complexe puisque la modification des propriétés de l’océan est le produit d’une interaction couplée entre les deux milieux glace et océan. D’une part, les observations montrent que le contenu en eau douce de l’océan austral a très notablement augmenté au cours des dernières décennies [Meijers et al. 2011] sans doute sous l’effet d’une décharge glaciaire accrue, mais d’autre part c’est vraisemblablement le réchauffement des eaux circumpolaires antarctiques [Gille 2002] qui induit l’accélération de la décharge glaciaire. Par conséquent, afin d’améliorer les projections climatiques, il devient nécessaire de mieux comprendre les mécanismes de couplage et de rétroaction entre les deux systèmes.

Abstract :

The observed acceleration of Antarctic outlet glaciers casts some doubt on the evolution of the sea level for the next century. A key question is related to the stability of the West Antarctic ice sheet, which depends on the topographic configuration of the underlying bedrock [Bamber et al., 2008]. Floating ice shelves constrain ice flow upstream through buttressing [Gagliardini et al 2010]. Any perturbation of the ice-shelf induces a thinning of the upstream grounded ice that may possibly lead to irreversible withdrawal of the ice sheet [Schoof 2007]. At the scale of a century, initiation of such a collapse could increase sea levels by 0.5 m. Evaluating this uncertainty about the evolution of the Antarctic ice sheet requires the use of high resolution flow models. Another essential uncertainty is associated with the oceanic forcing at the interface between the ice shelf and the ocean. It is indeed necessary to know the evolution of the temperature and ocean circulation in the cavities below the ice shelves. The problem here is intricate because changing the properties of the ocean is the product of interactions between the two coupled environments : the ice-shelf and the ocean. Indeed, observations show that the freshwater content of the Southern Ocean has increased significantly in recent decades [Meijers et al. 2011] probably as a result of increased glacial discharge, but then this is probably the Antarctic circumpolar warming waters [Gille 2002] which induces the acceleration of glacial discharge. Therefore, improving climate projections requires to better understand the mechanisms of coupling and feedback between the two systems.

Mots-clef : Icebergs, calotte polaire antarctique, océan austral, glace de mer, eau douce // Icebergs, antarctic ice sheet, southern ocean, sea ice, freshwater scenario

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