Structure verticale des chutes de neige sur le continent antarctique déduite des profils de CloudSat

Le réchauffement climatique actuel provoque des modifications importantes des chutes de neige dans les régions polaires, avec un impact direct sur le bilan de masse de leurs calottes glaciaires. Les précipitations, qui constituent le seul apport d’eau sur la calotte antarctique, sont généralement estimées à partir de mesures de surface, ce qui entraîne de larges incertitudes quant à leur quantité. Le Cloud profiling radar (radar sondeur de nuages), embarqué sur le satellite CloudSat, fournit la première véritable opportunité d’estimer les précipitations solides à l’échelle continentale.

Les chercheurs d’une collaboration internationale1 ont exploré la structure verticale des précipitations en Antarctique sur la période 2007-2010 en se basant sur des observations de CloudSat.

Dans un premier temps, les chercheurs ont analysé cet ensemble de données en utilisant un critère topographique fixé à 2 250 m d’altitude. Les résultats montrent un taux élevé de chute de neige au-dessus des régions périphériques de basse altitude du continent (275 mm/an à 1 200 m au-dessus de la surface) avec une faible variation saisonnière relative (+/- 11 %). En revanche, le taux de chute de neige est faible sur le plateau (34 mm/an à 1 200 m au-dessus de la surface) avec une variation saisonnière relative beaucoup plus importante (+/- 143 %).
Dans un deuxième temps, les chercheurs ont utilisé une séparation géographique qui leur a permis de mettre en évidence les structures verticales moyennes des précipitations et de la température en fonction des régions et de leur topographie. En particulier, les chercheurs ont observé que lorsque la couverture de glace de mer augmentait, les chutes de neige diminuaient sur les plates-formes de glace (épaisseurs de glace provenant de l’écoulement des glaciers et flottant au-dessus de la mer). Il semblerait que le refroidissement produit par la glace de mer induise une stabilisation et une stratification de l'atmosphère, limitant ainsi le mélange vertical à l'origine des précipitations.
Enfin, les chercheurs ont établi une équation décrivant le taux de précipitation en fonction de la température de l'atmosphère et de la vitesse du vent vertical le long des pentes, équation qui conduit à des valeurs du taux de précipitation similaires à celles obtenues avec des simulations réalisées avec le modèle LMDz. Il s’avère que les précipitations dépendent largement de l’advection des masses d’air le long des pentes, avec un vent vertical moyen de 0,02 m/s.

Cette climatologie issue du jeu de données du satellite CloudSat fournit de nouveaux diagnostics pour évaluer les modèles climatiques avec une approche tridimensionnelle de la structure atmosphérique des précipitations.

• 1Les laboratoires et instituts partenaires étaient le Laboratoire de météorologie dynamique (LMD/IPSL, CNRS / École Polytechnique / Sorbonne Université / ENS Paris / École des ponts ParisTech), le Development centre for weather forecasting (Norvège) et la University of Wisconsin-Madison (USA).