Étudier la glace de mer de l’Antarctique avec une technique de pointe suisse | Polarjournal
Le SnowMicroPen®, du WSL, c’est-à-dire l’Institut pour l’étude de la neige et des avalanches, a été développé pour rendre visibles les microstructures de la neige. Ceux-ci déterminent les propriétés physiques du manteau neigeux et donc son comportement par rapport aux facteurs qui l’influencent de l’extérieur. Image / graphique : Juerg Schweizer / SLF

Cette année, l’étendue de la glace de mer a établi un record négatif massif en Antarctique et ne cesse de diminuer depuis quelques années déjà. Ceci alarme le monde de la recherche. Un projet international veut désormais en savoir plus sur cette perte en utilisant différentes méthodes allant de l’univers à la microstructure et de la glace à la neige. Un appareil hi-tech qui a déjà apporté des réponses dans l’Arctique et a été développé en Suisse, est de la partie.

Le SnowMicroPen®, qui sera utilisé par l’équipe de recherche dirigée par l’Université de Canterbury en Nouvelle-Zélande, a été développé à l’Institut fédéral WSL pour l’étude de la neige et des avalanches et en est aujourd’hui à sa cinquième version. L’appareil a été développé dès 1998 par le directeur émérite de l’institut, le Dr Martin Schneebeli, en collaboration avec le Dr Jerome B. Johnson. À l’époque, les deux chercheurs avaient découvert que les microstructures de différents types de neige déterminaient en grande partie les propriétés physiques des différentes couches de neige. Pour rendre ces structures visibles, ils ont développé le SnowMicroPen®, qui mesure la résistance à la pénétration de la sonde dans la neige et peut ainsi représenter les strates. Celles-ci déterminent à leur tour comment le manteau neigeux réagit dans son ensemble aux influences extérieures telles que le rayonnement solaire et les différences de température. Et, permet aussi de savoir si et comment le manteau neigeux agit comme matériau d’isolation et de réflexion.

La vidéo explique le fonctionnement du SnowMicroPen(R) (Vidéo : Institut fédéral de recherches WSL)
Le SnowMicroPen(R) peut être transporté sur un traîneau sur la glace de mer, comme lors de l’expédition MOSAiC. Image : Mario Hoppman, AWI

L’appareil, qui pèse à peine 7 kilos, se compose de deux parties : une unité mécanique avec une sonde, des tiges et un moteur, et une unité de contrôle ou de mesure qui peut être tirée sur une pulka, un traîneau, vers les sites de mesure. La sonde mesure la résistance tandis que le moteur la pousse à travers les couches de neige à une vitesse d’environ 20 millimètres/seconde. Les données ainsi mesurées sont ensuite analysées et représentées visuellement dans une sorte de modèle de balayage. La résolution est de 4 micromètres, ce qui permet d’obtenir des détails inédits sur les structures de la neige. Avec le SnowMicroPen®, les chercheurs peuvent examiner des couches de neige pouvant atteindre 2,2 mètres d’épaisseur, ce qui est tout à fait suffisant sur la glace de mer. Grâce à cet appareil, il n’est plus nécessaire de creuser des fosses à neige pour déterminer les couches de neige.

Le Dr Amy Macfarlane, physicienne des neiges et première bénéficiaire de la nouvelle bourse Mawson-Mertz, séjourne en Australie depuis septembre et travaille avec le Dr Petra Heil de la Division antarctique australienne au sein de l’équipe internationale de recherche qui étudie les raisons de la perte massive de glace de mer autour de l’Antarctique. « Je vais trouver et compiler des ensembles de données historiques et modernes sur la microstructure de la glace de mer et de la neige, collectées lors de voyages en Antarctique, explique le Dr Macfarlane. Mon objectif est de mettre ces ensembles de données dans un format que tout le monde peut utiliser afin d’augmenter leur valeur et leur application dans la recherche future. Je vais également étudier comment la microstructure de la neige influence l’albédo en Antarctique et dans quelle mesure ce processus est bien représenté dans les modèles climatiques ». Pour ce faire, le Dr Macfarlane peut s’appuyer sur une grande expérience, car dans le cadre de sa thèse, elle a passé sept mois dans l’Arctique au sein de l’expédition MOSAiC et a recueilli d’innombrables et importantes données sur la couverture neigeuse de la glace de mer de l’océan Arctique.

Sean Chua, de l’Australian Antarctic Division, utilisera le SnowMicroPen® du SLF dans la mer de Ross. Il s’agit là d’une nouvelle pièce du puzzle de la collaboration fructueuse entre l’Australie et la Suisse en matière de recherche antarctique, qui a débuté il y a plus d’un siècle, lorsque Xavier Mertz a participé à l’expédition de Sir Douglas Mawson et a été le premier Suisse à pénétrer dans l’Antarctique. Image : Simon Payne, AAD

Le Dr Macfarlane assiste ses collègues australiens, comme Sean Chua, qui fait également partie de l’équipe internationale. Il utilisera l’appareil dans la mer de Ross au cours de cette saison. « Je ferai partie d’une équipe au sol qui effectuera des mesures de l’épaisseur de la glace de mer et de la neige le long d’un transect au-dessus de la glace de mer afin de valider et de calibrer les mesures aériennes et satellitaires simultanées au-dessus de la zone étudiée », explique-t-il. Il est prévu de coupler ces mesures avec le survol par un avion des mêmes sites. L’avion est équipé de l’EMBird, une sorte de radar qui mesure l’épaisseur de la neige et de la glace de mer à l’aide d’ondes électromagnétiques. En outre, les résultats des mesures seront combinés avec des données satellites afin de pouvoir couvrir la plus grande surface possible de glace de mer. « L’idée est qu’une fois que l’on dispose d’un bon ensemble de données à calibrer depuis le sol, on peut piloter une campagne qui couvre des centaines de kilomètres de glace de mer par jour, sans avoir besoin d’effectuer d’autres mesures depuis le sol », explique le Dr Petra Heil.

Au final, on espère que les données montreront si la perte observée cette année n’était qu’une aberration ou si la glace de mer de l’Antarctique partage désormais le sort de l’inlandsis de l’Antarctique occidental, qui sera irrémédiablement victime du réchauffement climatique.

Dr. Michael Wenger, PolarJournal

Lien vers le site web du SLF et du SnowMicroPen(R)

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