La calotte glaciaire du Groenland est énorme, puisqu’elle représente près de la moitié de l’eau douce de l’hémisphère nord. Mais l’augmentation des températures sur Terre entraîne sa fonte et la montée des océans. C’est pourquoi les mouvements de la calotte glaciaire sont étroitement surveillés.

À l’aide de nombreuses mesures par satellite, des chercheurs du Service géologique du Danemark et du Groenland (GEUS) et de l’Institut Niels Bohr de l’Université de Copenhague ont réalisé une étude qui montre que les mouvements de la calotte glaciaire semblent être étroitement liés à l’écoulement des eaux de fonte sous la glace.

Grâce à l’intelligence artificielle, les chercheurs ont analysé les mouvements de la glace, qu’ils peuvent désormais classer en quatre catégories en fonction de leurs caractéristiques. Selon les chercheurs à l’origine de l’étude, cette information manquait à notre compréhension des raisons pour lesquelles la vitesse de la glace sur un même site peut changer au fil du temps, ce qui est un élément de connaissance important pour élaborer des modèles climatiques plus précis concernant, entre autres, l’élévation du niveau de la mer.

« Grâce à de grandes quantités de données satellitaires et à l’intelligence artificielle, nous pouvons identifier et cartographier les fluctuations saisonnières générales sur de grandes parties du bord de la calotte glaciaire. Non seulement pour une année, mais aussi pour des fluctuations sur plusieurs années. Notre étude fournit donc un aperçu indirect des processus qui se déroulent sous la glace et du lien avec les eaux de fonte à grande échelle. Il est très important de comprendre ce lien dans la perspective du réchauffement climatique futur, qui entraînera une augmentation de la quantité d’eau de fonte », explique Anne Munck Solgaard, chercheuse principale au GEUS et auteur principal de l’étude, qui vient d’être publiée dans Geophysical Research Letters.

Tunnels sous la glace

Lorsque l’eau de fonte de la surface atteint le sous-bassement rocheux, elle s’écoule principalement vers le bord de la calotte glaciaire par des canaux de fonte. Les chercheurs ont découvert que la conception de ces canaux, également connus sous le nom de voies de drainage sous-glaciaire, affecte le mouvement de la glace au-dessus.

Si les chenaux, qui agissent comme une sorte de système de drainage, ne parviennent pas à détourner l’eau, la pression au fond augmente et réduit la friction entre la glace et le fond. La glace se déplace alors plus rapidement vers l’océan. Et inversement, si le système de drainage est efficace, la glace se déplace plus lentement.

Selon Anne Munck Solgaard, le système de drainage n’est pas un ensemble fixe de tuyaux ou de canaux d’une taille spécifique, mais plutôt des voies qui se développent pendant la saison de fonte. En effet, alors que l’eau de fonte peut agrandir les systèmes de drainage, l’écoulement de la glace a pour effet de fermer les systèmes. Ainsi, le système de drainage peut alterner entre efficacité et inefficacité.

« Cela se traduit par quatre variations de la vitesse de la glace que nous avons découvertes à différents endroits de la calotte glaciaire. Par exemple, la vitesse peut ralentir au milieu de la saison de fonte, lorsque l’eau de fonte est abondante, parce que le système de drainage devient soudainement efficace. Ou bien le système reste inefficace et sous haute pression. La vitesse s’accorde donc avec la quantité d’eau de fonte », explique le responsable de recherche.

Les chercheurs ont ainsi pu voir à quel endroit de la calotte glaciaire la glace se déplace, d’une manière ou d’une autre, tout au long de l’année. Ils peuvent ainsi mieux comprendre ce qui se passe sous la glace et surveiller son évolution d’une année sur l’autre. Voir la carte de la figure 2.

« Nos résultats permettent de mieux comprendre comment la calotte glaciaire réagit à des températures plus élevées et à une plus grande quantité d’eau de fonte, ce qui peut nous aider à développer de futurs modèles climatiques », explique Dina Rapp, doctorante et coauteur de l’étude.

D’énormes quantités de données exigent de l’intelligence artificielle

Les chercheurs ont eu recours à l’intelligence artificielle pour détecter et séparer les schémas de mouvement dans plusieurs milliers de mesures, ce qui devient très vite ingérable pour une analyse humaine. Selon le professeur Christine Hvidberg de l’Institut Niels Bohr, coauteur de l’étude, une puissance de calcul intelligente devient de plus en plus nécessaire.

« Ces dernières années, la quantité de données satellitaires librement accessibles a explosé. Elles proviennent des satellites Sentinel de l’ESA et du satellite américain Landsat. Ces données nous permettent de cartographier la vitesse de la glace à haute résolution, à la fois dans le temps et dans l’espace. C’est formidable, mais cela rend également impossible l’obtention d’une vue d’ensemble des mouvements et des schémas de la glace en examinant manuellement des séries chronologiques. Ici, l’intelligence artificielle et une puissance de calcul considérable nous aident à découvrir des schémas et des connexions jusqu’alors inconnus », explique-t-elle.

Depuis 2016, les mesures continues des satellites Sentinel-1 de l’ESA sont utilisées pour calculer le mouvement de la calotte glaciaire dans le cadre du programme de surveillance de la calotte glaciaire du Groenland (PROMICE).

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