ASUMA — Amélioration de la précision de l'estimation de bilan de masse de surface en Antarctique

L'Antarctique constitue la plus grande réserve de glace stockée sur Terre. Dans un contexte de changement climatique, cette quantité de glace est susceptible de jouer un rôle majeur pour l'évolution du niveau des mers. La connaissance des variations actuelles du bilan de masse de surface (BMS) de l'Antarctique est donc un enjeu global. Actuellement, la valeur intégrée du BMS reste extrêmement mal contrainte, ce qui a conduit le GIEC à placer l’étude quantitative du BMS parmi les priorités d'étude du système climatique lors de son dernier rapport. Le projet ASUMA propose d'évaluer le BMS intégré à l’échelle de l'Antarctique en documentant la région de transition entre la côte et le plateau, région sur laquelle le BMS est très mal contraint et où les variations spatiales sont les plus fortes. Ces variations sont aujourd’hui encore impossibles à évaluer malgré l’existence des satellites. En effet, les relations entre SMB et données satellitaires sont actuellement calibrées à partir des mesures et d’une connaissance représentative du plateau uniquement. Nous proposons ici de mieux calibrer ces relations grâce à une méthode alternative basée sur une large palette de mesures originales effectuées dans la zone de transition, combinées à des analyses de rétro-trajectoires et de modélisation globale et régionale pour évaluer les variations récentes et future de BMS et les relier au climat. Au cours de trois campagnes de terrain, nous effectuerons des mesures spécifiques en zone de fonte, et un raid scientifique sur 1600 km afin de prélever 8 carottes (de 25 à 100 m) et des échantillons de névé dans une dizaine de puits de neige. Une attention particulière sera portée à la datation des carottes afin d’obtenir des informations précises sur la moyenne et la variabilité du BMS. Ces données ponctuelles seront interpolées à l'aide de données radar (terrestre) et de données satellitaires. Pour ce faire, nous effectuerons 1) une analyse précise des caractéristiques physique de la neige et de leur évolution spatiale et temporelle, 2 ) la mise en relation des caractéristiques physiques de surface avec le signal obtenu par télédétection, 3) la validation de modèles de circulation atmosphérique à partir des données de BMS de terrain interpolées à l'aide des données satellitaires. Ces informations permettront de répondre aux questions suivantes : 1. Comment varie le BMS dans la zone de transition entre côte et plateau ? 2. Quels sont les processus responsables de ces différences et dans quelle mesure l’origine des apports en humidité en est la cause? 3. Les modèles de circulation atmosphériques sont-ils capables de reproduire les processus et la distribution du BMS? 3. Peut-on relier les caractéristiques physiques des couches de neige proche de la surface avec les variations locales du BMS? 4. Peut-on retrouver caractériser l'état du manteau neigeux à partir des données de télédétection, et par suite, offrir des données pour interpoler les valeurs de BMS disponibles? Ce projet combine différentes approches. D'abord, d'importants développements seront effectués pour le suivi dans le temps de la rugosité (par photographie, avec un laserscan), de la taille des grains (mesures infrarouges), de la réflectance (radiomètre multispectral). Ensuite, les analyses chimiques, isotopiques et physiques de la neige permettront de contraindre les modèles climatiques utilisés pour l'Antarctique pour évaluer le BMS et son évolution future. Le projet offrira la coordination de deux thèses de doctorat entre les 3 principaux laboratoires français engagés dans des recherches sur la cryosphère (LGGE, LSCE, LEGOS), renforçant ainsi les collaborations déjà existantes. Finalement, le projet ASUMA représente la partie glaciologique d’un objectif scientifique plus large de la communauté scientifique française visant à réduire les incertitudes d'estimation du bilan de masse des grandes calottes pour une meilleure évaluation de l’augmentation future du niveau des mers.