Des scientifiques écoutent les glaciers pour découvrir les secrets des océans

Note de l’éditeur: Call to Earth est une initiative de CNN en partenariat avec Rolex. Michel André est lauréate des prix Rolex.

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Snap, craquement, pop : le son d’un glacier. Les grands corps de glace densément compactés peuvent ressembler à des masses immobiles, mais ils coulent et se fracturent, grossissent et rétrécissent, et ces processus sont tout sauf silencieux.

En fait, la glace glaciaire est réputée pétillante. Des cubes de celui-ci ont longtemps été utilisés sur les navires de croisière en Alaska, ajoutés à un Scotch ou à un gin tonic, car la glace dégage un sifflement unique lorsqu’elle libère lentement l’air hautement pressurisé qui y a été emprisonné pendant des centaines et parfois des milliers de années.

Mais les sons émis par les glaciers peuvent être utilisés pour plus que de simples glaçons de fantaisie. Avec de nombreux glaciers dans le monde rétrécissent En raison de la crise climatique, les scientifiques cherchent à analyser ces bruits pour prédire exactement à quelle vitesse la glace fond et ce que cela pourrait signifier pour l’élévation du niveau de la mer.

“Les glaciers subissent un recul rapide à mesure que l’atmosphère et l’océan se réchauffent”, explique Grant Deane, océanographe chercheur à la Scripps Institution of Oceanography de San Diego, en Californie. “Si nous voulons (prévoir) l’élévation du niveau de la mer… nous avons besoin d’un moyen de surveiller ces systèmes glaciaires et le son sous-marin pourrait être un moyen important et intéressant de le faire.”

Deane, qui a travaillé dans le domaine du son sous-marin pendant plus de deux décennies, explique qu’il existe deux processus principaux par lesquels les glaciers reculent, qui produisent tous deux un bruit distinct. Il y a le “bruit vif et énergique des bulles qui explosent dans l’eau lorsque la glace fond”, dit-il, qu’il compare aux feux d’artifice ou au bacon grésillant. Et il y a le “grondement profond et inquiétant” d’un événement de vêlage, lorsqu’un bloc de glace se détache de l’extrémité d’un glacier, ce qui, selon lui, ressemble à un tonnerre prolongé.

Les deux événements se produisent à la frontière où la glace rencontre l’océan, généralement une zone très dangereuse pour les humains. C’est l’une des raisons pour lesquelles l’acoustique, qui peut être surveillée de loin, pourrait être si précieuse.

L’utilisation du son sous-marin pour prédire la fonte des glaces est encore un domaine relativement nouveau. En 2008, l’éminent océanographe Wolfgang Berger a co-écrit un article dans la revue scientifique Géoscience de la nature celle qui proposait d’utiliser l’hydroacoustique (son dans l’eau) pour surveiller les calottes glaciaires du Groenland. Cela a inspiré Deane – qui écoutait déjà les vagues déferlantes de l’océan pour comprendre comment les gaz se transféraient de la mer à l’air – à se tourner vers les glaciers.

« À mesure que l’océan monte, cela aura un impact considérable sur notre civilisation. Nous devons être en mesure de prévoir la stabilité de ces calottes glaciaires afin de pouvoir bien planifier et bien vivre à mesure que notre environnement change », dit-il.

En utilisant des microphones sous-marins pour enregistrer le son des événements de vêlage dans le glacier Hans, à Svalbard, dans le nord de la Norvège, ainsi que des photographies en accéléré, Deane et Oskar Glowacki de l’Académie polonaise des sciences ont démontré que la quantité de perte de glace peut être estimée à partir du bruit produit. quand un iceberg s’écrase dans l’océan. Leurs conclusions ont été publiées dans le Journal de la cryosphère en 2020.

Les bulles d’air pourraient également révéler des informations vitales. “Si nous pouvons compter le nombre de bulles qui sortent de la glace dans une unité de temps spécifiée, nous pouvons déterminer la quantité de glace qui a fondu”, explique Deane. Cela pourrait être essentiel pour comprendre la quantité de glace qui fondra à l’avenir.

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C’est simple comme idée, mais loin d’être simple dans la pratique. Le volume des bulles d’air change en fonction de la façon dont elles sont libérées, explique Deane, et il est possible que les niveaux de bruit varient d’un glacier à l’autre en raison de la géologie et des conditions locales.

Mais celui de Deane rechercher, principalement axé sur Svalbard, a montré que l’intensité du son généré par les bulles d’air augmente à mesure que la température de l’eau augmente, montrant que le volume peut être un indicateur de la fonte des glaces. “Chaque expédition, nous nous rapprochons de la réponse réelle où nous pouvons transformer ces signaux en chiffres dont nous avons besoin”, dit-il.

Plusieurs méthodes différentes, et certaines beaucoup plus développées, existent déjà pour étudier les glaciers, notamment la sismologie, la photographie par satellite, le sonar sous-marin et le radar pénétrant dans la glace. Mais Deane insiste sur le fait que l’acoustique peut compléter ces méthodes et offre certains avantages.

Les hydrophones (microphones sous-marins) peuvent être déployés dans les fjords glaciaires et surveillés à distance sur de longues périodes, dit-il, et contrairement aux observations par satellite, qui ne fonctionnent pas pendant les six mois de l’année lorsqu’il fait sombre aux pôles nord et sud, la technologie acoustique fonctionne toute l’année et est moins cher que les autres méthodes.

Écouter les glaciers nous montre non seulement comment ils fondent, mais cela pourrait également nous en apprendre davantage sur l’écosystème marin. La glaciologue Erin Pettit a utilisé la technologie acoustique pour déterminer que fjords glaciaires sont parmi les endroits les plus bruyants de l’océan grâce au sifflement constant des bulles d’air libérées lors de la fonte des glaces, et ce bruit pourrait servir de refuge aux mammifères marins.

Pettit et son équipe de chercheurs ont observé comment les phoques nageaient jusqu’aux baies glaciaires en Alaska et en Antarctique, peut-être pour se protéger des baleines prédatrices qui n’aiment pas les bruits forts.

“L’écosystème change à mesure que le paysage sonore change”, dit-elle, ajoutant que si le volume augmente ou diminue, il y aura un effet d’entraînement. “Si le glacier sort du fjord et qu’il y a moins de glace dans l’eau elle-même, le son diminuera lentement… alors ce n’est plus bruyant et ce n’est plus un endroit sûr pour les phoques.” De cette façon, les mesures acoustiques pourraient donner un aperçu du déclin des populations de phoques dans ces zones.

Pettit note que le domaine de l’acoustique en est encore à ses débuts et que pour mesurer les changements à long terme des glaciers, les scientifiques devront collecter davantage de données sonores. Mais elle croit que la technologie est très prometteuse.

« Le son ne nous donne pas toutes les réponses, mais il fournit un moyen relativement peu coûteux et facile à déployer pour capturer l’ensemble de l’environnement des fjords et des glaciers », dit-elle. Si les hydrophones étaient déployés sur une longue période, ils pourraient aider les scientifiques à comprendre les niveaux de bruit “normaux” d’un glacier et à détecter des sons anormaux qui pourraient indiquer une instabilité, ajoute-t-elle.

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L’objectif de Deane est de suivre les traces de feu Wolfgang Berger et de mettre en place des stations de surveillance acoustique à long terme au Groenland pour aider à suivre la stabilité de sa calotte glaciaire, ce qui pourrait augmenter niveaux de la mer de 25 pieds s’il venait à fondre complètement.

“Je veux des systèmes d’enregistrement allant du sud au nord autour des glaciers du Groenland”, dit-il. « Le premier travail consiste à s’assurer que nous pouvons comprendre les sons. Si nous pouvons prouver que nous pouvons le faire, alors nous pouvons faire valoir que nous devrions écouter en permanence ces glaciers.

“L’avenir des océans dépend de nous (les humains)”, ajoute-t-il. “Nous devons commencer à écouter ce qu’ils nous disent.”