Antarctic atmospheric river climatology and impacts

Climatologie et impacts des rivières atmosphériques en Antarctique En raison de l’augmentation de la pression de vapeur saturante avec la température, les précipitations en Antarctique sont censées augmenter au cours du prochain siècle. Cela conduirait à un accroissement de l’accumulation de neige sur le continent, atténuant ainsi en partie l’augmentation future du niveau des mers. Les tendances récentes de température et d’accumulation de neige en Antarctique ne reflète pas clairement ce processus. Le rôle joué par les intrusions d’humidité dans la variabilité des températures et des précipitations pourrait expliquer en partie ce paradoxe. Jusqu’à présent, seuls des événements épars de très forte intensité avaient été analysés. Une étude de 2014 portant sur la région de Dronning Maud Land avait montré la concordance des intrusions intenses avec l’occurrence de rivières atmosphériques (RA). Dans cette thèse, nous développons un algorithme de détection des rivières atmosphériques adapté aux régions polaires et créons une climatologie de ces événements à l’échelle de l’Antarctique. En utilisant les sorties du modèle à aire limitée MAR (Modèle Atmosphérique Régional), nous évaluons les impacts de rivières atmosphériques sur la fonte, la stabilité des plateformes de glace de la Péninsule Antarctique et sur les précipitations neigeuses en surface de la calotte.Chaque point de la calotte est concerné par des rivières trois jours par an en moyenne. Cette valeur est plus faible encore à l’intérieur du continent. Pourtant, les rivières contrôlent les processus de fonte de surface sur l’Antarctique de l’ouest et la variabilité des précipitations sur l'Antarctique de l’Est. A l’ouest, les RA qui pénètrent à l’intérieur du continent provoquent des anomalies positives du rayonnement de grande longueur d’onde incident et de vent, accompagné d’effet foehn marqué le long des pentes situées sous le vent. Entre 1979 et 2017, les rivières provoqué 40% de la fonte estivale sur la plateforme de Ross (près de 100% à plus haute altitude sur Marie Byrd Land) et 40 à 80% de la fonte hivernale le long des plateformes de la péninsule Antarctique. En été, ces RA contribuent aussi à la fonte des plateformes de glace de Larsen situées à l’est de la Péninsule. Les RA provoquent 60 à 80% des événements de fonte/ruissellement les plus intenses ainsi que les extrêmes de chaleur. Cette fonte est amplifiée par l’effet Foehn et par les anomalies positives des flux radiatifs incidents provoqués à l’Est de la Péninsule. L’eau de fonte s’accumule alors dans des lacs et des crevasses en surface des plateformes, étape préliminaire à la désintégration d’une plateforme par phénomène de fracturation hydraulique. Les RA repoussent aussi la glace de mer loin de la côte permettant à la houle d’abîmer les marges des plateformes de glace, permettant de déclencher leur désintégration. En particulier, la présence de RA a été découverte lors de la désintégration des plateformes de Larsen A fin janvier 1995 et de Larsen B fin février/début mars 2002. Dans l’ensemble, depuis 2000, 12 des 20 derniers événements de vêlage ou d’effondrement le long des plateformes de Larsen ont été précédés (dans la limite de 5 jours) par l’arrivée d’une RA. Enfin, les RA sont responsables de la majorité des précipitations les plus intenses en Antarctique. A l’Est, elles provoquent 20 à 30% de l’accumulation de neige et contrôlent les tendances et la variabilité interannuelle précipitations neigeuses sur cette partie du continent. Ce contrôle s’étend même à la majeure partie de la calotte glaciaire entre 1980 et 2018.En définitive, les RA jouent un rôle important du climat de l’Antarctique. Une évolution des conditions de blocage atmosphérique autour de l’Antarctique au cours du 21ème siècle engendrerait des changements du bilan de masse de surface de l’Antarctique. De telles évolutions sont actuellement ignorées dans le cadre des projections d’impact du changement climatique.