L’écoulement de la glace est plus sensible au stress qu’on ne le pensait auparavant

Selon une nouvelle étude menée par des chercheurs du MIT, le taux d’écoulement de la glace des glaciers est plus sensible au stress qu’on ne l’avait calculé auparavant, qui bouleverse l’équation vieille de plusieurs décennies utilisée pour décrire l’écoulement de la glace. Sur la photo, le champ de glace de Juneau en Alaska. 1 crédit

Des modifications à une équation clé de l’écoulement des glaces pourraient affiner les estimations de l’élévation du niveau de la mer.

Selon une nouvelle étude de[{” attribute=””>MIT researchers that upends a decades-old equation used to describe ice flow.

Stress in this case refers to the forces acting on Antarctic glaciers, which are primarily influenced by gravity that drags the ice down toward lower elevations. Viscous glacier ice flows “really similarly to honey,” explains Joanna Millstein, a PhD student in the Glacier Dynamics and Remote Sensing Group and lead author of the study. “If you squeeze honey in the center of a piece of toast, and it piles up there before oozing outward, that’s the exact same motion that’s happening for ice.”

The revision to the equation proposed by Millstein and her colleagues should improve models for making predictions about the ice flow of glaciers. This could help glaciologists predict how Antarctic ice flow might contribute to future sea level rise, although Millstein said the equation change is unlikely to raise estimates of sea level rise beyond the maximum levels already predicted under climate change models.

Joanna Millstein

Joanna Millstein, pictured here in Western Greenland. Viscous glacier ice flows “really similarly to honey,” explains Millstein. Credit: Robert Hawley

“Almost all our uncertainties about sea level rise coming from Antarctica have to do with the physics of ice flow, though, so this will hopefully be a constraint on that uncertainty,” she says.

Other authors on the paper, published in Nature Communications Earth and Environment, include Brent Minchew, the Cecil and Ida Green Career Development Professor in MIT’s Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences, and Samuel Pegler, a university academic fellow at the University of Leeds.

Benefits of big data

The equation in question, called Glen’s Flow Law, is the most widely used equation to describe viscous ice flow. It was developed in 1958 by British scientist J.W. Glen, one of the few glaciologists working on the physics of ice flow in the 1950s, according to Millstein.

With relatively few scientists working in the field until recently, along with the remoteness and inaccessibility of most large glacier ice sheets, there were few attempts to calibrate Glen’s Flow Law outside the lab until recently. In the recent study, Millstein and her colleagues took advantage of a new wealth of satellite imagery over Antarctic ice shelves, the floating extensions of the continent’s ice sheet, to revise the stress exponent of the flow law.

Juneau Ice Field in Alaska

Pictured is the Juneau ice field in Alaska. Credit: Joanna Millstein

“In 2002, this major ice shelf [Larsen B] s’est effondré en Antarctique, et tout ce que nous avons de cet effondrement, ce sont deux images satellites distantes d’un mois », dit-elle. “Maintenant, sur cette même zone, nous pouvons obtenir [imagery] tous les six jours. »

La nouvelle analyse montre que “le flux de glace dans les régions les plus dynamiques et les plus changeantes de l’Antarctique – les plates-formes de glace, qui retiennent et épousent l’intérieur de la glace continentale – est plus sensible au stress qu’on ne le pense généralement”, a déclaré Millstein. . Elle est optimiste sur le fait que l’enregistrement croissant des données satellitaires aidera à capturer les changements rapides de l’Antarctique à l’avenir, fournissant des informations sur les processus physiques sous-jacents des glaciers.

Mais le stress n’est pas la seule chose qui affecte l’écoulement de la glace, notent les chercheurs. D’autres parties de l’équation de la loi d’écoulement représentent les différences de température, de taille et d’orientation des grains de glace, ainsi que les impuretés et l’eau contenues dans la glace – qui peuvent toutes modifier la vitesse d’écoulement. Des facteurs tels que la température pourraient être particulièrement importants pour comprendre l’impact de l’écoulement des glaces sur l’élévation future du niveau de la mer, a déclaré Millstein.

Fissuration sous contrainte

Millstein et ses collègues étudient également la mécanique de l’effondrement de la calotte glaciaire, qui implique des modèles physiques différents de ceux utilisés pour comprendre le problème de l’écoulement des glaces. “La fissuration et la rupture de la glace sont ce sur quoi nous travaillons actuellement, en utilisant des observations de taux de déformation”, a déclaré Millstein.

Les chercheurs utilisent InSAR, des images radar de la surface de la Terre recueillies par des satellites, pour observer les déformations des calottes glaciaires qui peuvent être utilisées pour faire des mesures précises de déformation. En observant les zones de glace avec des taux de déformation élevés, ils espèrent mieux comprendre la vitesse à laquelle les crevasses et les fissures se propagent pour déclencher l’effondrement.

Référence : “La viscosité de la glace est plus sensible au stress qu’on ne le suppose généralement” par Joanna D. Millstein, Brent M. Minchew et Samuel S. Pegler, 10 mars 2022, Nature Communications Terre et Environnement.
DOI : 10.1038 / s43247-022-00385-x

La recherche a été soutenue par la National Science Foundation.

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