Un globe de bureau typique est conçu pour être une sphère géométrique et pour tourner en douceur lorsque vous le faites tourner. Notre planète réelle est bien moins parfaite — tant dans sa forme que dans sa rotation.
La Terre n’est pas une sphère parfaite. Lorsqu’elle tourne sur son axe de rotation — une ligne imaginaire qui passe par les pôles Nord et Sud — elle dérive et oscille. Ces mouvements sur l’axe de rotation sont scientifiquement appelés « mouvement polaire ». Les mesures effectuées au cours du XXe siècle montrent que l’axe de rotation a dérivé d’environ 10 centimètres par an. Sur un siècle, cela devient plus de 11 yards (10 mètres).
Utilisant des données d’observation et de modélisation couvrant l’ensemble du 20e siècle, les scientifiques de la NASA ont pour la première fois identifié trois processus largement catégorisés responsables de cette dérive — la perte de masse contemporaine principalement au Groenland, le rebond glaciaire et la convection du manteau.
« L’explication traditionnelle est qu’un seul processus, le rebond glaciaire, est responsable de ce mouvement de l’axe de rotation de la Terre. Mais récemment, de nombreux chercheurs ont émis l’hypothèse que d’autres processus pourraient également avoir des effets potentiellement importants sur celui-ci », a déclaré le premier auteur Surendra Adhikari du Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie. « Nous avons assemblé des modèles pour une série de processus que l’on pense être importants pour le mouvement de l’axe de rotation. Nous avons identifié non pas un mais trois ensembles de processus qui sont cruciaux — et la fonte de la cryosphère mondiale (en particulier du Groenland) au cours du 20e siècle est l’un d’entre eux. »
En général, la redistribution de la masse sur et dans la Terre — comme les changements dans les terres, les couches de glace, les océans et l’écoulement du manteau — affecte la rotation de la planète. Alors que les températures ont augmenté tout au long du 20e siècle, la masse de glace du Groenland a diminué. En fait, un total d’environ 7 500 gigatonnes – le poids de plus de 20 millions d’Empire State Buildings – de glace du Groenland a fondu dans l’océan au cours de cette période. Cela fait du Groenland l’un des principaux contributeurs de masse transférée dans les océans, provoquant une élévation du niveau de la mer et, par conséquent, une dérive de l’axe de rotation de la Terre.
Alors que la fonte des glaces se produit dans d’autres endroits (comme l’Antarctique), l’emplacement du Groenland en fait un contributeur plus important au mouvement polaire.
« Il y a un effet géométrique qui fait que si vous avez une masse qui est à 45 degrés du pôle Nord — ce qu’est le Groenland — ou du pôle Sud (comme les glaciers de Patagonie), elle aura un impact plus important sur le déplacement de l’axe de rotation de la Terre qu’une masse qui est juste à côté du pôle », a déclaré le coauteur Eric Ivins, également du JPL.
Des études antérieures ont identifié le rebond glaciaire comme le principal contributeur au mouvement polaire à long terme. Et qu’est-ce que le rebond glaciaire ? Au cours de la dernière période glaciaire, de lourds glaciers ont enfoncé la surface de la Terre, un peu comme un matelas s’enfonce lorsque vous vous asseyez dessus. Au fur et à mesure que la glace fond, ou est retirée, la terre remonte lentement à sa position initiale. Dans la nouvelle étude, qui s’est largement appuyée sur une analyse statistique de ce rebond, les scientifiques ont compris que le rebond glaciaire n’est probablement responsable que d’un tiers environ de la dérive polaire au XXe siècle.
Les auteurs affirment que la convection du manteau constitue le dernier tiers. La convection mantellique est responsable du mouvement des plaques tectoniques à la surface de la Terre. Il s’agit essentiellement de la circulation de la matière dans le manteau causée par la chaleur provenant du noyau terrestre. Ivins la décrit comme étant similaire à une casserole de soupe placée sur la cuisinière. À mesure que la marmite, ou le manteau, se réchauffe, les morceaux de la soupe commencent à monter et à descendre, formant essentiellement un modèle de circulation verticale — tout comme les roches qui se déplacent dans le manteau terrestre.
Avec ces trois grands contributeurs identifiés, les scientifiques peuvent distinguer les changements de masse et les mouvements polaires causés par des processus terrestres à long terme sur lesquels nous avons peu de contrôle de ceux causés par le changement climatique. Ils savent maintenant que si la perte de glace du Groenland s’accélère, le mouvement polaire le fera probablement aussi.
L’article paru dans Earth and Planetary Science Letters est intitulé « What drives 20th century polar motion ? » Outre le JPL, les institutions coauteurs comprennent le Centre de recherche allemand pour les géosciences, à Potsdam, l’Université d’Oslo, en Norvège, l’Université technique du Danemark, à Kongens Lyngby, le Service géologique du Danemark et du Groenland, à Copenhague, au Danemark, et l’Université de Brême, en Allemagne.
Une simulation interactive de la façon dont de multiples processus contribuent aux vacillements de l’axe de rotation de la Terre est disponible à l’adresse suivante :
https://vesl.jpl.nasa.gov/sea-level/polar-motion/
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Esprit Smith
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