Des changements majeurs se produisent dans l’océan. Le changement climatique et la fonte des glaces de mer ne sont pas nécessairement de bons changements. Pourquoi les profileurs de courant Doppler acoustiques sont-ils un outil inestimable pour obtenir une image complète des conditions changeantes des vagues de l’Arctique dans le contexte du changement climatique?

Dans l’Arctique, l’étendue de la glace de mer à la fin de l’été en 2020 était la deuxième plus faible des 42 dernières années.

«La glace fondait en juin ou juillet. Maintenant, il fond en mai. Il revenait en septembre ou en octobre. Maintenant, la glace revient en novembre ou décembre », déclare le professeur Jim Thomson, océanographe principal principal au laboratoire de physique appliquée de l’Université de Washington et professeur au département de génie civil et environnemental.

Jim Thomson prépare un amarrage fixe équipé d’un ADCP Signature500 pour un déploiement dans la mer de Beaufort. Les instruments ont été laissés sur place pendant un an. Photo ©: Onpoint Outreach.

Des recherches sont nécessaires, car la fonte des glaces expose les côtes à des vagues violentes et à l’érosion

Les implications de l’évolution de la glace de mer dans l’Arctique sont nombreuses. À l’échelle mondiale, la glace de mer influence le climat mondial. Dans la région, des activités telles que la navigation commerciale et les opérations navales pourraient trouver la vie plus facile avec le déclin. Pour les communautés locales, cependant, la perte de glace de mer signifie la perte d’une barrière protectrice qui protège leurs maisons des vagues violentes provoquées par des tempêtes qui, autrement, frapperaient et éroderaient les côtes qui ne résistent pas à leurs impacts.

Dans une torsion, les vagues le long de la côte et plus au large peuvent devenir une caractéristique plus importante à mesure que la glace de mer continue de décliner.

Recherche sur la glace de mer et l’impact des vagues

Alors que la glace de mer se trouve à la surface de l’océan, il y a moins d’espace pour la formation des vagues. Toutes les vagues qui le font trouvent leur énergie dispersée et dissipée par la glace. Historiquement, les vagues hivernales pouvaient atteindre un peu plus d’un demi-mètre de hauteur, mais aujourd’hui elles le dépassent de loin. En septembre 2012 – l’année avec la plus faible étendue de glace de mer enregistrée à la fin de l’été – Thomson et ses collègues ont détecté des vagues d’environ 5 m de haut avec un profileur d’onde acoustique et de courant (AWAC) de 600 kHz monté sur un amarrage souterrain dans la mer de Beaufort.

Les vagues peuvent faire plusieurs choses qui peuvent accélérer le déclin de la glace. Premièrement, les vagues peuvent éroder la lisière de la glace. Deuxièmement, ils peuvent briser la glace.
«Imaginez qu’il y ait une belle et grande plaque de glace plate et que les vagues la brisent en plusieurs morceaux. Une fois qu’il est brisé, il a plus de surface exposée à l’océan, et si les océans se réchauffent, les morceaux de glace sont plus susceptibles de fondre », explique Thomson. «Il y a un mécanisme de rétroaction potentiel dans lequel vous perdez un peu de glace et faites des vagues, et ces vagues rongent la lisière de la glace ou la brisent, et ainsi vous perdez plus de glace, puis vous faites de plus grosses vagues, et maintenant vous êtes parti et en cours d’exécution. »

Les recherches de Thomson dans l’Arctique se sont poursuivies. Récemment, lui et son équipe ont jumelé des profileurs de courant Doppler acoustiques (ADCP) Nortek Signature500 montés sur des amarres fixes avec des dériveurs équipés d’ADCP Signature1000 pour obtenir une image complète des conditions changeantes des vagues dans l’Arctique.
Recherche rendue possible par la collecte à long terme de données sur les vagues, les courants et la glace de mer

«Les amarres [equipped with upward-facing Signature500 ADCPs] nous fournir une longue série chronologique de données. Ils s’assoient au même endroit et regardent le monde passer », dit Thomson. Les instruments, qui collectent des données sur les vagues, les courants et la glace de mer lorsqu’elle est présente, sont soumis à un cycle de service pour enregistrer des données toutes les heures. «Ils ont été parfaits pour la gestion de l’alimentation. C’est vraiment bien de pouvoir disposer des instruments pour collecter des données de manière fiable pendant une année entière et de conserver la robustesse de la collecte de données », déclare Thomson.

Les Signature1000 ont également été attachés aux amarres pour évaluer les vagues dans les eaux moins profondes. Dans la mer de Tchouktche, Thomson et le Dr Lucia Hošeková ont capturé un événement de vagues de quatre jours près de la côte de l’Alaska, leur permettant d’explorer comment la glace de mer amortit l’énergie des vagues.

«Un profileur acoustique de nouvelle génération qui fait vraiment avancer les choses»

Les enquêtes de Thomson dans l’Arctique se poursuivent, une grande partie des recherches menées étant largement rendues possibles par les progrès techniques réalisés dans l’équipement. «Les instruments Signature, en général, n’ont rien de moins que changer la donne», déclare Thomson, soulignant la capacité de l’instrument à capturer plusieurs types de mesures différents. «Nous avons un profileur acoustique de nouvelle génération qui fait vraiment avancer les choses. Les données sont beaucoup plus propres, de meilleure qualité qu’auparavant. »

Le professeur Thomson fait des recherches sur l’état des vagues et de la glace de mer dans l’Arctique depuis plusieurs années. Photo ©: Onpoint Outreach.