Mission belge Antarctique 2018

Mois : mars 2019

Lorsque vous êtes à la station Princess Elisabeth, où se trouve l’épicerie la plus proche?

Il n’y a pas d’habitant permanent en Antarctique. La majorité des visiteurs vient en été. Certains scientifiques passent l’hiver dans les stations, mais ils restent rarement plus d’un an.

Par conséquent, il n’y a pas de village, pas de supermarché, pas de centre commercial. Toutes les marchandises doivent être transportées par avion ou par bateau depuis les plus basses latitudes. Cela signifie que si vous oubliez quelque chose ou si vous avez besoin d’un produit très spécifique qui n’est pas disponible dans la station, la livraison peut prendre un certain temps.

Imaginez que vous vouliez des fraises mais cela ne fait pas partie du stock de la station. Vous pouvez chercher le marchand de légumes le plus proche dans votre moteur de recherche préféré sur Internet et vérifier la distance. Bien sûr, le même exercice peut être fait avec tout autre produit de votre choix.

Il y a quelques petites îles au nord de la station Princess Elisabeth, comme l’île Bouvet, située à 2100 km seulement, mais elles ne sont pas célèbres pour leurs offres de shopping. Les îles Orcades du Sud, à 3000 km, ont selon Wikipedia une population d’environ 55 personnes en été et de 14 en hiver, mais cela correspond aussi à des scientifiques dans des stations de recherche.

L’Australie est vraiment loin. L’île de Kerguelen est à 3400 km. Cependant, je n’ai pas pu y trouver de magasin sympa sur Internet. Les Malouines sont peut-être une meilleure option, mais la distance est quand même d’environ 3 800 km. Ushuaia en Argentine est à 4000 km. Enfin, Le Cap en Afrique du Sud est à 4200 km de distance. Dans tous les cas, il est préférable de bien organiser ses bagages avant de partir!

Image F. Klein.

Quelle est la force des vents en Antarctique?

par Hugues Goosse

L’Antarctique est souvent qualifié de continent le plus venteux de la planète pour plusieurs raisons. Premièrement, il n’y a pas beaucoup d’obstacles à la surface, tels que des collines, bâtiments ou des arbres, qui peuvent ralentir les vents. Deuxièmement, même si de grandes parties du continent sont plates, certaines régions connaissent de fortes différences d’altitude et des vallées marquées qui conduisent à des vents violents le long des pentes. Enfin, des contrastes de température importants peuvent induire de grandes différences de pression et donc des vents très forts, à une échelle différente mais de manière similaire aux courant d’air dans votre maison.

Les vents les plus forts, appelés vents catabatiques, sont présents dans les régions côtières. L’air à l’intérieur du continent, où l’altitude est élevée, est très froid et donc très dense. Cet air dense peut littéralement dévaler la pente en direction de la côte et être accéléré par la gravité jusqu’à atteindre des vitesses très élevées.

Ces vents peuvent atteindre des vitesses supérieures à 200 km / h. Ils sont si puissants que, même en hiver, ils peuvent transporter au loin la banquise flottant à la surface de la mer dès qu’elle se forme, laissant l’océan libre de glace, même si la température de l’air est de -20 ° C.

Heureusement pour nous, les vents catabatiques surviennent très rarement en été près de la station et sur nos sites de mesure. Néanmoins, les vents peuvent toujours être très forts, soufflant une grande quantité de neige sur de longues distances.

Vidéo réalisée en 2017 par Jean-Louis Tison sur les vents catabatiques dans la mer de Ross

Vidéo de Nander Wever durant la tempête qui nous a touchée à Novo.

 

 

Qu’entend-on en Antarctique ?

La première chose est généralement le vent.

A certains endroits, vous pouvez entendre le groupe électrogène qui alimente la station ou une moto neige mais il y a assez d’espace pour éviter ces zones. La station Princesse Elisabeth est plus calme que les autres bases car l’électricité est produite par des éoliennes et des panneaux solaires.

La glace elle –même bouge si lentement que vous ne l’entendez pas du tout si vous êtes loin de crevasses et de falaises de glace au bord de la mer. Et encore, dans ces régions le bruit peut être assourdissant mais n’a lieu que lors d’un mouvement important ou d’une chute de glace dans la mer.

C’est assez différent de la glace de mer qui flotte à la surface des océans et se déplace beaucoup plus rapidement. Elle peut de fracturer sous l‘effet du vent ou créer des crêtes de compression, ‘jouant’ une musique complexe et parfois inquiétante.

Vos pas dans la glace fond aussi un son de craquement caractéristique.

Comme il n’y a pratiquement pas de vie en dehors de la côte, on entend aucun oiseau chanter ou mouche voler.

En fait, si vous êtes loin des bâtiments et que vous restez sans bouger un jour sans vent, vous n’entendez rien du tout. Cela donne un sentiment assez impressionnant.

Que boit on en Antarctique ?

Par Hugues Goosse

En pratique, on boit de la neige fondue. A la station princesse Elisabeth, la neige est collectée dans ce qui ressemble à un gigantesque frigo. Il inclut un résistance thermique alimentée par les panneaux solaires et les éoliennes. La neige est fondue et filtrée avant d’être utilisée dans la cuisine et les salles de bain.

Il y a assez de neige partout mais la zone où la neige est collectée pour la boire est protégée pour éviter toute contamination.

Sur le terrain, le fonctionnement est le même mais à une plus petite échelle. Nous n’avons pas de bulldozer pour transporter la neige. Quand le réservoir est vide, nous devons donc utiliser nos pelles pour le remplir.

L’eau de fonte a une très faible contenu en minéraux. Le goût n’est pas exceptionnel mais est assez proche de celui de certaines eaux de source qui elles aussi contiennent peu de minéraux. Certains préfèrent donc ajouter un peu de sel ou du sirop.

Le récipient contenant la neige qui va être fondue pour obtenir l’eau qui sera bue. Les palettes de bois donne une idée de la taille du récipient.

L’alcool n’est jamais recommandé pour votre santé mais vous devez faire particulièrement attention ici. L’alcool vous donne un sentiment de chaleur alors qu’il contribue à refroidir plus rapidement votre corps et augmente le risque de problèmes liés au froid.

De plus, être soul peut être particulièrement dangereux dans un environnement potentiellement hostile. A la station Princesse Elisabeth, il y a donc un grand stock de bières sans alcool.

Le remplissage du récipient contenant la neige pour le camp.

Cela n’a pas empêché les explorateurs d’emmener de l’alcool dans leurs expéditions. Par exemple, Shackleton a commandé 25 tonneaux de MacKinlays rare old highland malt whisky en 1907 pour son expédition. La distillerie a réédité le blend il y a quelques années et vous pouvez encore probablement le trouver. Très intéressant d’un point de vue historique !

De l’alcool peut aussi être servi pour des occasions spéciales, mais cela sera pour un autre billet…

Comment forons-nous une carotte de glace en Antarctique?

Par Jean-Louis Tison

Pour répondre à cette question, vous devez d’abord connaître la longueur (et pour cela l’intervalle temporel) de la carotte de glace que vous souhaitez extraire de la calotte.

Si vous n’êtes intéressé que par une carotte de quelques dizaines de mètres de long, par exemple pour étudier les propriétés de la neige et du névé (transition de la neige à la glace), vous pouvez utiliser un système simple et léger, entraîné manuellement ou avec un petit moteur au sommet.

À l’autre extrême, si vous souhaitez récupérer 3 000 mètres de glace, jusqu’au fond de la calotte glaciaire, couvrant une période de 800 000 ans, vous devez rassembler tous vos amis à l’étranger (et beaucoup d’argent !) pour un programme de carottage international pouvant durer plus de 5 ans (5 ans correspondent à 5 étés sur le terrain).

Dans ce cas, la perceuse est beaucoup plus complexe et est envoyée dans le trou avec le moteur au-dessus du baril de forage, qui est constitué d’un récipient extérieur (tube) pour collecter les copeaux dus à la coupe de la glace et d’un récipient intérieur pour recueillir la carotte. Au fond de ce dernier se trouve la tête de forage qui, équipée de 2-3 couteaux, creuse un trou en forme d’anneau, isolant ainsi la carotte de la couche de glace.

Les copeaux dus à la coupe sont poussés vers le haut par une « vis d’Archimède » à l’extérieur du tube interne où la carotte est récupérée. Les copeaux, maintenus dans le tube extérieur, sont donc poussés vers le haut pour aboutir dans le récipient supérieur. Lorsque le forage atteint 5 mètres, les tubes sont pleins et la perceuse est ramenée à la surface, les copeaux sont vidés du récipient supérieur et la carotte de glace est récupérée du tube interne.

Tout est contrôlé depuis la surface par un ordinateur connecté au moteur de la perceuse par des câbles électriques rassemblés dans un câble métallique. Quand la glace est atteinte (à environ 100 m de profondeur), le forage est effectué dans un liquide de forage légèrement plus dense que la glace, afin d’éviter que le trou ne se referme d’une année à l’autre (en effet, la glace se déforme sous son propre poids et ferme le trou !). Ce liquide de forage évite également que la perceuse provoque des dommages mécaniques à la carotte lorsque la pression de la glace devient trop importante par rapport à la pression atmosphérique dans le trou.

Pour des profondeurs intermédiaires, comme sur nos sites Mass2Ant (carotte de 300 m, couvrant une période de plusieurs siècles), nous utilisons une version allégée du système de forage en profondeur : la perceuse Eclipse (fabrication canadienne). Comme l’an dernier la qualité des carottes se dégradait à partir de 100 m de profondeur, nous utiliserons une version du système de « forage mouillé » pour la première fois cette année ! Croisez les doigts et attendez les photos de cette année !

En attendant, quelques photos de l’année dernière !

(photos: T.J. Young and Emmanuel Potvin)

La tête de forage avec 3 couteaux, en rotation

Extraction du tube interne (contenant la carotte) du tube extérieur. Dans cette version légère, il n’y a pas de chambre de récupération des copeaux de glace. Les copeaux atteignant le haut de la spirale tombent au sommet de la carotte à l’intérieur du tube interne.

Une bonne carotte…

 … et une mauvaise carotte (cassée) !

La tranchée de carottage et les spécialistes d’Eclipse (Emmanuel et Etienne).

Que nous apprennent les carottages de glace? Le Paléo-thermomètre

par Jean-Louis Tison

Une des informations les plus fondamentales que nous pouvons extraire des carottages de glace est la température qui existait lorsque la neige se déposait à la surface de la calotte polaire. Aujourd’hui, nous allons tenter de mieux comprendre le principe de ce « thermomètre du passé » (Paléo-thermomètre).

Un petit rappel de chimie de base (Haaa, le bon vieux temps de l’école secondaire !) : La glace, c’est de l’eau solide (H2O). Elle est constituée d’un assemblage d’atomes d’Oxygène et d’Hydrogène. Les atomes sont caractérisés par un noyau, formé de protons et de neutrons, et d’électrons qui gravitent autour du noyau. Le nombre de protons (nombre atomique) dans le noyau détermine le nom de l’atome. L’oxygène a 8 protons dans son noyau et l’hydrogène seulement 1 proton. Cependant, il existe différentes versions de l’atome d’oxygène et d’hydrogène, en fonction du nombre de neutrons présents dans le noyau. Moins de neutrons dans le noyau rendront l’atome plus léger, plus de neutrons rendrons l’atome plus lourd. Nous appellerons ces différentes versions d’un même atome des « isotopes ».

Une molécule d’eau contenant des isotopes plus légers de l’oxygène sera plus légère qu’une molécule d’eau contenant des isotopes plus lourds de l’oxygène. La Nature a tellement bien fait les choses pour les scientifiques qu’il existe une relation simple (linéaire) entre la température à laquelle la neige s’accumule à la surface de la calotte glaciaire et la proportion de molécules d’eau lourdes et légères dans la neige : Plus basse sera la température, plus importante sera la proportion de molécules d’eau légères dans la neige et vice-versa. Ceci est illustré dans la Figure 1 pour l’Antarctique et le Groenland. Les scientifiques quantifient la proportions d’isotopes légers et lourds dans les molécules d’eau par le symbole d18O (pour l’oxygène, ou la version lourde la plus abondante est 18O, comparée à l’isotope léger dominant 16O). Quand d18O est négatif, l’échantillon de neige (ou de pluie) contient moins d’isotopes lourds de l’oxygène que la “référence”, qui est de l’eau océanique standard (la plus abondante à la surface de la Terre), et vice versa. Donc, en bref, plus la valeur d18O de la neige est négative, plus basse est la température quand la neige tombe à la surface de la calotte

glaciaire, et cette relation est linéaire (voir Figure 1). Le même sera vrai pour d2H (aussi écrit dD, D pour Deutérium, la version lourde de l’hydrogène qui comporte deux neutrons dans son noyau).

Figure 1 : la relation linéaire entre le d18O (or dD) de la neige et la température de l’air quand elle tombe à la surface de la calotte glaciaire.

Pour chaque couche successive de notre carotte de glace, nous pouvons donc mesurer la proportion d’isotopes lourds et d’isotopes légers de l’oxygène (d18O) et/ou de l’hydrogène (dD) dans la neige (devenue glace) pour reconstruire la température qui existait au moment où cette couche de neige était à la surface de la calotte. C’est le principe du paleo-thermomètre.

La beauté de la chose, c’est que cela fonctionne à toutes les échelles de temps : par exemple, nous verrons clairement la différence entre une période glaciaire (très froide, avec des valeurs très négatives de d18O ou dD) et une période interglaciaire (très chaude avec des valeurs beaucoup moins négatives de d18O ou dD), sur de longues échelles de temps (e.g. 100000 ans). Mais pas seulement !….nous pourrons également discriminer les chutes de neige d’été (plus chaud) et d’hiver (plus froid) de chaque année. Ce fait est crucial, car il va nous permettre de « compter les années », et ainsi de dater la carotte de glace à partir de ces fluctuations saisonnières du signal des isotopes stables de l’eau (d18O ou dD), comme on peut le voir sur la Figure 2.

En mesurant l’épaisseur de glace qui existe entre deux pics (ou deux creux) du signal saisonnier de d18O ou dD nous serons capables de reconstruire l’histoire l’intensité des chutes de neige annuelles à la surface de la calotte antarctique au cours des derniers siècles, un des buts principaux du projet Mass2Ant, comme vous l’avez maintenant bien compris !

Figure 2 : Un exemple de profils du d18O (courbe noire )et dD (courbe bleue claire) entre 20 et 30 m dans la carotte du Derwael Ice Rise, au voisinage des lieux de carottage du projet Mass2Ant (Philippe et al., 2015). Cet intervalle de profondeur couvre 10-11 ans d’accumulation, comme le montrent les fluctuations saisonnières des isotopes stables de l’eau (d18O.et dD)…”Rendez-vous” dans l’un de nos prochains blogs pour comprendre la signification des autres profils sur la figure!

Qu’apprenons-nous des carottes de glace ? : Une introduction à une série

Ecrit par Jean-Louis Tison

Les carottes de glace sont la mémoire de notre climat. Elles ne sont cependant pas les seules… Il est possible de connaître le climat passé grâce aux sédiments des océans, aux coraux, aux stalactites dans les grottes, aux dépôts lacustres (dans les lacs), aux dépôts de tourbe et à beaucoup d’autres (voir la Figure 1). Toutes ces archives ne donnent en revanche pas les mêmes informations. Aussi, certaines sont datées facilement (un must pour une archive évidemment !) et d’autres moins.

Figure 1 : Un bon résumé des nombreuses archives pouvant être utilisées pour documenter l’histoire du climat et de l’environnement. Ces archives ne prodiguent pas toutes la même quantité d’information.

Les carottes de glace sont extrêmement riches en information, comme vous le découvrirez ici et dans d’autres postes. Elles peuvent donner un enregistrement très détaillé du climat et de l’environnement sur quelques dizaines de milliers d’années. Cependant, jusqu’à maintenant, elles ne remontées dans le temps que jusqu’à moins d’un million d’années, à cause de l’accumulation de neige qui se transforme en glace lorsqu’elle est lentement enterrée dans la calotte glaciaire, qui se déforme sous son propre poids et qui s’écoule à la fois vers le bas – vers le substrat rocheux – et vers l’extérieur – vers l’océan. Ces processus réduisent tellement l’épaisseur de la glace qu’il n’en reste pas après cette limite d’âge. Actuellement, la glace la plus ancienne datée dans une carotte de glace remonte à 800 000 ans. Cependant, un nouveau projet financé par l’Union Européenne a pour objectif de trouver une glace âgée de plus de 1.5 million d’années en Antarctique, et ce nouveau projet de carottage sera le prochain défi des décennies à venir. D’autres pays se sont aussi engagés dans ce challenge : la Russie, l’Australie, le Japon…

Dans notre projet Mass2Ant, comme vous le savez déjà, nous nous concentrerons plutôt sur ces derniers siècles, pour documenter la transition du climat vers cette nouvelle période géologique que certains de nous nomment l’Anthropocène : la période où le climat semble de plus en plus sous l’influence de l’Humanité (principalement depuis la révolution industrielle).

Une archive climatique, comme les carottes de glace, fonctionne toujours de la même manière : on mesure une variable/propriété dans le milieu (la glace par exemple), ce qu’on appelle un « proxy », pour en tirer une information sur une variable climatique ou environnementale (températures, précipitations, vents, contenu de l’atmosphère en gaz à effet de serre etc…). La Figure  ci-dessous liste certaines de ces informations que l’on déduit des carottes de glace.

Restez avec nous et vous en apprendrez plus sur les importantes de ces propriétés au fur et à mesure de notre carottage !

Quelle loi s’applique en Antarctique?

Par Hugues Goosse

Lorsque nous avons pris l’avion pour l’Antarctique, nous avons traversé la frontière au Cap mais aucune frontière à Novolazarevskaya ou à la station Princess Elisabeth. Les lecteurs ayant une fibre juridique peuvent alors se demander quelles lois s’appliquent dans cette «zone internationale»?

Cela est officiellement régi par le traité Antarctique. Cependant, la situation est complexe et peut varier d’un pays à l’autre et d’une région à l’autre de l’Antarctique. Nous allons donc uniquement nous concentrer sur notre campagne.

Le panneau d’affichage annonçant notre vol pour l’Antarctique.

Pour aller en Antarctique, vous devez recevoir un permis. Ce permis comprend une évaluation de l’impact du voyage sur l’environnement. Vous ne pouvez pas simplement vous déplacer où vous voulez.

Notre permis a été délivré par le gouvernement belge. La Belgique considère de manière générale que ses lois s’appliquent en Antarctique à tous ceux qui reçoivent un permis de la Belgique. Par conséquent, ce sont exactement les mêmes règles juridiques que chez nous, avec quelques spécificités supplémentaires afin de protéger l’environnement antarctique.

Pour plus d’informations :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Trait%C3%A9_sur_l%27Antarctique

https://antarcticstories.eu/wp-content/uploads/2018/11/Nature-Edito_Reform_the_Antarctic_Treaty.pdf

https://en.wikipedia.org/wiki/Protocol_on_Environmental_Protection_to_the_Antarctic_Treaty

http://www.ejustice.just.fgov.be/cgi/article.pl?language=fr&caller=summary&pub_date=2017-07-28&numac=2017030733#top

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