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Fin de la saison de terrain australe et antarctique 2011/2012 : Une saison intense

par KRINNER Gerhard - 20 mars 2012 - ( maj : 20 mai 2012 )

Avec le début du printemps en France, la saison des missions scientifiques dans les Terres Australes et en Antarctique prend fin. Rapide tour d’horizon des missions effectuées par les membres du LGGE avec le soutien logistique de l’IPEV.

Forage de 650 m au Fletcher Ice Rise sur la Péninsule Antarctique

Une équipe anglo-française de 7 personnes, dont Romain Duphil du LGGE, a réussi à effectuer en une seule saison un forage de 650 m jusqu’au socle rocheux. L’objectif de ce forage est, entre autres, de déterminer si la glace a subsisté dans cette région malgré les températures chaudes de l’avant-dernier interglaciaire il y a 130000 ans. La réponse à cette question nous donnera des informations sur la stabilité de cette partie de la calotte de glace Antarctique dans un futur potentiellement plus chaud. Plus de détails ici

L’équipe du forage au Fletcher Ice Rise

Programme Glaciologie Concordia

Autour du Dôme C en Antarctique de l’Est, site du forage EPICA à 3200 m d’altitude avec sa station franco-italienne Concordia, Catherine Ritz, Jérome Chappelaz et Olivier Alémany ont participé à ce programme cette année.

L’objectif de ce programme pour cette saison était triple.

  • Mesurer par GPS géodésique la position de balises formant un réseau de déformation. Ce réseau constitué de 4 cercles (3, 6, 12 et 25 km de la station) avait été implanté il y a 15 ans. Les deux cercles intérieurs ont été mesurés et à chaque balise une extension a été installée. Ce programme a été fait en collaboration avec Luca Vittuari de l’Université de Bologne (Italie).
  • Environ un quart des carottes du forage EPICA est conservé à Concordia dans une cave sous la neige (photo des caisses de carotte) où la température ne monte jamais au dessus de -45°C ce qui est nécessaire pour la conservation de la glace en vue de certaines mesures. Comme chaque année, un programme d’échantillonage de cette glace a été mené.
  • Les prélèvements de gaz dans le névé n’ont pas pu être effectués en raison de problèmes de logistique.

A gauche : Installation d’une balise GPS. A droite : Stockage de la glace EPICA au Dôme C.

Mission VolSol à Concordia, Dôme C

Le projet VolSol a pour but de reconstituer les forçages climatiques naturels du soleil et du volcanisme à partir des carottes de glace de l’Antarctique sur les deux mille dernières années.

Cette campagne polaire, à laquelle ont participé Joël Savarino et Joseph Erbland s’est déroulée dans la continuité d’une précédente campagne ayant permis la collecte 6 carottes de 100 m de longueur. A cette profondeur, la glace est datée à environ 2000 ans. Tandis que l’analyse de l’isotope 10 du bérylium (CEREGE) contenu dans la glace permettra de reconstruire les fluctuations de l’activité solaire et par conséquence les fluctuations d’énergie reçue par la Terre, la mesure des concentrations de soufre dans cette même glace permet de révéler l’existence d’éruptions volcaniques passée inconnues et non enregistrées dans la mémoire collective de l’humanité.

Tente du forage VolSol à Concordia, Dôme C.

Pour éviter le transport et le stockage inutile d’une grande quantité de glace, la campagne qui vient de se dérouler au Dôme C en Antarctique a permis d’analyser cette glace et d’en isoler les tronçons contenant une éruption volcanique. Pour identifier avec certitude ces événements et permettre par la suite des analyses plus poussées, il a été nécessaire d’analyse 5 carottes des 6 carottes prélevées l’année dernière. Seule la comparaison de plusieurs enregistrements prélevés à proximité permet cette certitude. 51 éruptions sur les derniers 2000 ans ont ainsi été isolées et rapatriées à Grenoble, totalisant l’analyse de plus de 22 000 échantillons.

Projet soutenu par l’IPEV, L’ANR via le programme VolSol et l’INSU Partenaires : CEREGE, Aix-en-Provence ; LATMOS, Paris

Surveiller le mercure à l’autre bout du monde

Dans le cadre du programme européen GMOS, Manuel Barret, Aurélien Dommergue et Olivier Magand viennent de mettre en place une instrumentation de pointe pour la mesure du mercure atmosphérique en Antarctique et au beau milieu de l’océan Austral. Depuis quelques jours seulement, trois sites du bout du monde sont équipés pour la mesure du mercure atmosphérique. Plus de détails ici

Maintenance des instruments de mesure sur l’Ile Amsterdam

Raid scientifique Dôme C - Vostok

Le raid scientifique Dome C – Vostok – Point Barnola de cette année était une première scientifique et logistique dans cette région de l’Antarctique encore inexplorée par moyens terrestres. Il a permis, au terme d’une collaboration étroite, d’atteindre en une seule opération les objectifs scientifiques de deux projets soutenus par l’ANR et l’IPEV et coordonnés respectivement par M. FILY (Taste-Idea) et J. CHAPPELLAZ (Explore), respectivement chercheur-enseignant UJF et chercheur CNRS au LGGE.

Plusieurs membres du LGGE ont participé à ce raid : J. Chappellaz, E. Lemeur, L. Arnaud, G. Teste et O. Alémany.

Voir aussi des articles plus détaillés sur le raid ici et ici, et sur le site du forage EXPLORE ici.

Programme BIPOL

Le programme BIPOL tente de valider des modèles électromagnétiques permettant de mieux exploiter les données satellite pour l’observation de la neige et du climat des régions polaires.

Pour cela, Alain Royer (Université de Sherbrooke) et Ghislain Picard (LGGE ont réalisé des mesures sur la neige (taille de grain et densité) en parallèle avec des mesures dans le domaine des micro-ondes. Les mesures micro-onde ont été acquises avec des radiomètres terrain similaires à ceux embarqués sur les satellites qui observent quotidiennement l’Antarctique (ex : le satellite AMSR-E).

Ces mesures ont été collectées autour de la station Concordia ainsi que sur les 1100 km du raid logistique entre Dôme C et Dumont D’Urville.

Cette campagne est la deuxième du programme BIPOL. La première campagne s’est déroulé en Terre de Baffin au Canada en mars 2011, et une prochaine est prévue au nord du Québec en 2013. Collecter des données avec des protocoles identiques dans des régions très différentes est le gage d’une validation poussée de nos modèles.

Mesures de l’émission micro-ondes de la neige

Programme DACOTA , Dynamique Antarctique COtière en Terre Adélie ou encore : Le rôle des glaciers émissaires côtiers Antarctiques sur le futur niveau des mers

Contexte
La quasi intégralité de la neige tombant sur le continent antarctique est évacuée à la côte (suite à sa transformation en glace) où elle finit par se détacher sous forme d’icebergs. A la faveur de cet écoulement gravitaire essentiellement contrôlé par la topographie du socle rocheux, ces flux de glace se concentrent en de véritables ’fleuves de glace’ caractérisés par leur relative étroitesse et de fortes vitesses de débit (voir la figure à gauche). Les systèmes émissaires qui en résultent obéissent à une dynamique d’écoulement très spécifique et surtout très sensible aux changements environnementaux comme le confirme la très forte et soudaine accélération de ces glaciers récemment observée. Le projet DACOTA vise à comprendre ces systèmes émissaires par le jeu combiné de l’observation et de la modélisation numérique. Le glacier de l’Astrolabe en Terre Adélie a été sélectionné comme zone atelier au niveau de laquelle un protocole étendu de mesures permet de collecter les informations nécessaires à la compréhension de la dynamique spécifique de ces systèmes glaciaires côtiers et à la conduite d’un important travail de modélisation numérique visant à prédire leur comportement futur. Ces résultats extrapolés sur l’ensemble des glaciers émissaires d’un plus vaste secteur de l’Antarctique de l’Est (au niveau desquels des mesures aéroportées sont aussi conduites) permettront d’affiner la prédiction de la future contribution de la calotte glaciaire au niveau des mers.

Saison 2011/12
La composante terrain du programme consiste (entre autre) en des mesures les plus exhaustives possibles sur le glacier école de l’Astrolabe afin de mieux en cerner la dynamique et contraindre les premiers résultats de modèles qui commencent à émerger. Au cours de la saison 2011/12, le réseau de 9 stations GPS permanentes et autonomes a pu être réinstallé et est de nouveau fonctionnel. Il permet la mesure en continu du champ de déformation de la glace en surface de part et d’autre de la zone particulière que constitue la ligne d’échouage (offre donc de ce fait un jeu de données très contraignant pour un modèle d’écoulement glaciaire). Sa particularité réside aussi dans la transmission des données en temps réel vers la station de Dumont d’Urville, lesquelles données nous sont ensuite transmises quotidiennement par mail au LGGE. E. Le Meur et M. Sacchettini ont eté les participants à cette 5e campagne en Terre Adélie dans le cadre du programme.

A gauche : Illustration du phénomène de ’streaming’ par lequel la glace se concentre et accélère dans son cheminement gravitaire vers l’océan pour former les glaciers émissaires. A droite : Réinstallation d’une des 9 stations GPS autonomes sur le glacier de l’Astrolabe en Terre Adélie dans le cadre du programme DACOTA.

Projet OPALE – Dôme C

Après une première série de mesures réalisées au cours de l’été 2010-2011 sur la station côtière de Dumont D’Urville, le volet continental du programme OPALE (Oxidant Production over Antarctica Land and its Export) s’est déroulé cet été austral à Dôme C. L’objectif du projet est de comprendre et de caractériser la capacité oxydante très particulière de l’atmosphère du haut plateau antarctique et son lien avec une photochimie très active dans les premiers centimètres du manteau neigeux. L’intense campagne de mesures de cet été austral a ainsi vu déployée une large batterie de mesure de composés oxydants ou azotés dans l’atmosphère de Dôme C : ozone, radicaux OH et HO2, NOx, HONO, H2O2, HCHO. Les mesures de certains de ces composés dans la neige, dans l’air du névé et à plusieurs hauteurs au-dessus de la neige permettront d’estimer leurs flux de production. Enfin, la réalisation de profils verticaux d’ozone et de NOx à l’aide de ballons captifs, des mesures isotopiques de l’ozone et des oxydes d’azote, des mesures radiatives et des mesures de physique de la neige complètent le jeu de données. La mise en place de quatre stations autonomes pour mesurer l’ozone entre Dumont D’Urville et Dôme C nous aidera à évaluer l’impact que la production d’oxydants sur le plateau peut avoir en région côtière.

Le Programme OPALE est financé par l’ANR et coordonné au LGGE par Susanne Preunkert, en collaboration avec le LATMOS, le British Antarctic Survey et le Royal Holloway University of London et avec l’IPEV comme partenaire logistique. 4 chercheurs du LGGE étaient impliqués dans les mesures de terrain à Dôme C : Tesfaye Berhanu, Bruno Jourdain, Michael Kerbrat, Joël Savarino.

Le site de mesure du programme OPALE à Dôme C

Observatoire CESOA – Dumont D’Urville, Dôme C

L’été austral 2011-2012 a vu la poursuite des activités du Service d’Observation CESOA sur les bases de Dumont d’Urville et Dôme C. Les mesures de routine de composés soufrés gazeux (DMS, DMSO) et particulaires (MSA et Sulfate). La période estivale est marquée par la maintenance des équipements sur place par les chercheurs rattachés au Service d’Observation (Bruno Jourdain) ainsi qu’à la formation du personnel d’hivernage (Nicolas Vogel et Daphné Buiron en volontariat de service civique à Dumont D’Urville, Sébastien Aubin en volontariat international à Dôme C). Cet été a également vu se réaliser à Dumont D’Urville, dans le cadre de CESOA, les premières mesures de radicaux BrO et IO par nos collègues du Laboratoire Interdisciplinaire de Physique de Grenoble.

Projet Glacioclim-KESAACO

Ce projet de recherche exploratoire à Kerguelen, a pour but la mise en place et le développement d’un réseau de mesures glaciologiques selon les protocoles du Service d’Observation (SO) GLACIOCLIM sur le site du glacier Ampère.

Carte de situation du glacier Ampère.

Il s’agissait de la seconde campagne de mesures de ce programme, aucune mesure glaciologique n’ayant été effectuée sur l’archipel depuis les campagnes entreprises par le LGGE au début des années 70. Sur le site du glacier Ampère, les membres de l’équipe sur le terrain (D. Verfaillie, A. Gilbert et V. Jomelli) ont :

  • relevé et complété le réseau de balises d’ablation et d’accumulation sur le glacier, et effecuté le relevé topographique de la surface du glacier en plusieurs sections perpendiculaires à l’écoulement du glacier ;
  • Déchargé et remis en état deux stations météorologiques (à proximité de la cabane de la Mortadelle et sur le glacier Ampère) ;
  • Implanté un limnigraphe dans le cours de la rivière de la Diosaz.

Mise en place du limnigraphe dans la rivière de la Diosaz

En dehors du programme originel, l’équipe à réalisé une courte mission du côté du massif Gallieni (vallée du Radioleine et Glacier Gentil) afin de compléter les échantillonnages effectués l’année précédente sur ce site, en vue de datation cosmogénique des nombreux dépôts morainiques observés dans cette vallée. De plus, D. Verfaillie était chargée d’installer 4 stations météorologiques acquises dans le cadre du programme LEFE KCRuMBLE. Ces stations ont été installées sur les sites de Sourcils Noirs, du lac d’Armor, de Cap Cotter et de Port Christmas.

Observatoire Glacioclim-SAMBA

Le SO/SOERE GLACIOCLIM est destiné à détecter, surveiller et comprendre l’évolution du climat et du bilan de masse en milieu glaciaire. Le programme est construit sur la mise en place et la maintenance d’un réseau de mesure du bilan de masse de surface dans la région de Cap Prud’homme, le long d’un transect de 156 km, et à Concordia. Des instruments météorologiques sont également déployés à proximité de la base de Cap Prud’homme.

La mesure du transect de 156km exige chaque année la réalisation d’un raid scientifique (le raid SAMBA). Les mesures ont été réalisées en janvier par V. Favier (LGGE) accompagné de Philippe Dordhain et Jacky Méric (membres de la logistique IPEV).

Cette année encore, en collaboration avec le programme CALVA, des campagnes spéciales d’observation météorologiques et glaciologiques ont organisées pour mieux comprendre les processus d’érosion de la neige et de son transport par le vent (neige soufflée) et la structure de la turbulence de la couche d’atmosphère directement en contact avec la surface de la neige. Ces mesures ont été principalement assurées par C. Brun (LEGI-UJF) et C. Palerme (en thèse au LGGE).

Il s’agissait cette année de la 9e campagne de terrain pour cet observatoire, dont les données sont distribuées sur le site internet de l’observatoire GLACIOCLIM.

Un carottage lors du raid scientifique SAMBA, où le mauvais temps est souvent de mise

Mission sur le site de glace bleue de Taylor Glacier (programme TAYLOR-CO)

Certains sites antarctiques de glace bleue, comme celui de Taylor Glacier, présentent une stratigraphie horizontale, c’est-à-dire un basculement à 90° des couches d’accumulation de glace. Ils offrent une opportunité unique d’extraire des volumes de gaz très importants pour des périodes passées ciblée