En Antarctique pour comprendre l'évolution de la calotte glaciaire

Départ du convoi AWACA de la côte en Terre Adélie. © Nicolas Pernin / Institut polaire français

Départ du convoi AWACA de la côte en Terre Adélie. © Nicolas Pernin / Institut polaire français

Une équipe de scientifiques de l'EPFL, du CNRS, du Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) et de l’École polytechnique de Paris est en Antarctique de décembre 2024 à mi-janvier 2025. Dans le cadre du projet AWACA, elles et ils installent des systèmes d’observation novateurs qui visent à prévoir l’évolution de la calotte glaciaire sur les 100 prochaines années. Le professeur associé Alexis Berne, directeur du Laboratoire de télédétection environnementale à l'EPFL, est sur place.

De début décembre 2024 à mi-janvier 2025 seront déployés l’ensemble des systèmes d’observation du projet AWACA en Antarctique. Autonomes et capables d'opérer en continu pendant trois ans dans des conditions climatiques extrêmes, ces instruments novateurs seront installés le long d’un axe de 1 100 km entre les stations Dumont d’Urville et Concordia. Ils permettront d’étudier pour la première fois à cette échelle les processus météorologiques impliqués dans l’accumulation de neige en Antarctique afin de mieux prévoir l’évolution de la calotte glaciaire sur les 100 prochaines années.

Cette mission ambitieuse est supervisée par des scientifiques du CNRS, du CEA, de l’École polytechnique de Paris et de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL). Le déploiement de ces instruments, véritable défi logistique, est géré par les équipes de l’Institut polaire français. Ces travaux bénéficient du soutien financier du Conseil européen de la recherche.

Représentation d’une plateforme d’observation. Quatre de ces plateformes seront installées le long de l’axe ciblé par le projet AWACA. Chaque plateforme contient une batterie d’instruments capables d’effectuer des mesures in situ de l’atmosphère.
© Patrice Godon

Des mesures de terrain d’une ampleur inédite

La montée des eaux à venir dans le contexte de réchauffement climatique est particulièrement dépendante de la quantité d’eau emmagasinée sous forme de neige et de glace dans la calotte glaciaire Antarctique. Mais par quels processus atmosphériques la neige s’accumule-t-elle chaque jour à la surface de la calotte glaciaire ?
Pour améliorer notre connaissance des aspects atmosphériques du cycle de l’eau et de la formation de neige en Antarctique, le projet AWACA1 vise à effectuer des mesures de terrain d’une ampleur inédite. Les observations obtenues sur notre climat permettront de grandement perfectionner les simulations climatiques numériques. À terme, l‘objectif est de reconstruire la variabilité climatique de l’Antarctique sur le dernier millénaire et de prédire celle des 100 prochaines années.

Le professeur associé Alexis Berne à bord du bateau transportant l'équipe de scientifiques en Antarctique, le 7 novembre 2024. © AWACA

Un raid scientifique de 1 100 km

Du 2 décembre 2024 à mi-janvier 2025, un raid scientifique conçu par l’Institut polaire permettra le déploiement des instruments de mesure et d’observation le long d’un axe de 1 100 km représentatif des différentes régions climatiques de l’Antarctique de l’Est, depuis la station Dumont d'Urville sur la côte, jusqu’à la station Concordia au centre du plateau Antarctique. Cet axe est aligné sur la trajectoire typique de masses d’air transportant l’humidité de l’océan vers l’intérieur du continent.

Fruit d’un travail de développement technique et instrumental de trois années, les systèmes d’observation spécialement conçus pour le projet fourniront des données précises sur les propriétés des gouttelettes et des cristaux qui forment les nuages et les précipitations et la façon dont ils contribuent à l’accumulation de la neige en surface. Une large partie du projet est également consacrée à l’étude des isotopes de l’eau, sources d’informations précieuses sur l’origine des masses d’air et leurs changements d’états successifs. Les résultats obtenus permettront aussi d’affiner l’interprétation des mesures effectuées dans les carottes de glace et d’améliorer nos connaissances des climats passés.

Axe de 1 100 km le long duquel seront déployés les instruments de mesure et d’observation du projet AWACA. Il relie la station Dumont d'Urville sur la côte, à la station Concordia au centre du plateau Antarctique. Cet axe est aligné sur les trajectoires de masses d’air transportant l’humidité de l’océan vers l’intérieur du continent. © Clément Olivier / EPFL

Un défi logistique pour optimiser les modèles climatiques de nouvelle génération


Une fois en place, les systèmes d’observations situés le long de l’axe effectueront des relevés de manière continue et en totale autonomie pour ceux situés hors des stations permanentes, y compris pour ce qui relève de la production des 1000 W d'énergie nécessaire à leur fonctionnement. Ils pourront ainsi opérer pendant au moins trois ans dans les conditions climatiques extrêmes de l'Antarctique, une prouesse technique ! La maintenance annuelle sera assurée par les équipes lors des campagnes d’été antarctique via le déploiement de raids de contrôle. En parallèle, les données récoltées seront analysées et serviront à optimiser des modèles climatiques de nouvelle génération.

Le projet AWACA est co-dirigé par des scientifiques du CNRS, du CEA, de l’École polytechnique de Paris et de l’École polytechnique fédérale de Lausanne au sein du Laboratoire de météorologie dynamique (IPSL2, CNRS/Ecole polytechnique/ENS – PSL/Sorbonne Université), du Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement (IPSL, CEA/CNRS/Université Versailles Saint-Quentin), du Laboratoire atmosphères et observations spatiales (IPSL, CNRS/Sorbonne Université/ Université Versailles Saint-Quentin) en France et du Laboratoire de télédétection environnementale de l'EPFL, en Suisse. Véritable défi logistique face aux conditions météorologiques polaires, le déploiement des instruments est rendu possible grâce au savoir-faire et à l’expérience de l’Institut polaire français.

Le projet de recherche implique des techniciens et techniciennes, ingénieurs et ingénieures, chercheurs et chercheuses spécialistes des observations météorologiques, de l'instrumentation dans des conditions extrêmes, de la modélisation de l'atmosphère et du climat.

Ces travaux ont bénéficié du soutien du Conseil européen de la recherche via l’obtention d’une bourse ERC Synergy3.

Mise en place d'un radôme (protection pour antenne) sur le toit d'une des unités d'observation. Une fois installées sur traîneaux, les unités d'observation seront acheminées par tracteurs vers les sites D17, D47, D85 et Dome C. © Nicolas Pernin / Institut polaire français

Suivez AWACA via le site du projet.

1 - Atmospheric water cycle over Antarctica : past, present & future. AWACA est lancé le 1er septembre 2021 pour une durée de 7 ans. Une phase de 3 ans de développement technologique et instrumental précède le déploiement des instruments en Antarctique.

2 - IPSL : Institut Pierre-Simon Laplace fédère neuf laboratoires franciliens en sciences de l’environnement, dont trois sont impliqués dans le projet.

3 - Ces travaux ont bénéficié du soutien du Conseil européen de la recherche via l’obtention d’une bourse ERC Synergy.

Financement

Les bourses « ERC Synergy Grant » du Conseil européen de la recherche (ERC) sont attribuées dans le cadre du programme Horizon Europe dédié à la recherche et à l'innovation. le projet AWACA.



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© Clément Olivier / EPFL
© Clément Olivier / EPFL
© Clément Olivier / EPFL
© Clément Olivier / EPFL
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© Patrice Godon
© Patrice Godon
© EPFL
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