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WASHINGTON – De minuscules vallées près du sommet de la couche de glace de l’Antarctique atteignent des températures de près de moins 100 degrés Celsius (moins 148 degrés Fahrenheit) en hiver, selon une nouvelle étude. Les résultats pourraient changer la compréhension des scientifiques sur la façon dont les températures peuvent descendre à la surface de la Terre, selon les chercheurs.
Les scientifiques ont annoncé en 2013 qu’ils avaient trouvé les températures les plus basses à la surface de la Terre : Les capteurs de plusieurs satellites d’observation de la Terre ont mesuré des températures de moins 93 degrés Celsius (moins 135 degrés Fahrenheit) en plusieurs endroits du plateau antarctique oriental, un haut plateau enneigé du centre de l’Antarctique qui englobe le pôle Sud. Mais les chercheurs ont révisé cette étude initiale avec de nouvelles données et ont constaté que les températures atteignent en fait moins 98 degrés Celsius (moins 144 degrés Fahrenheit) pendant la nuit polaire australe, principalement en juillet et en août.
Lorsque les chercheurs ont annoncé pour la première fois qu’ils avaient trouvé les températures les plus froides sur Terre il y a cinq ans, ils ont déterminé qu’un ciel clair persistant et des vents légers sont nécessaires pour que les températures plongent aussi bas. Mais la nouvelle étude ajoute un rebondissement à l’histoire : Non seulement un ciel clair est nécessaire, mais l’air doit également être extrêmement sec, car la vapeur d’eau piège une partie de la chaleur dans l’air.
Les chercheurs ont observé les températures ultra-basses dans de petites dépressions ou creux de la calotte glaciaire de l’Antarctique. L’air super froid et super sec est plus dense que l’air légèrement plus chaud qui l’entoure, il tombe donc dans les creux et s’y trouve piégé. Cela permet à la surface de la neige et à l’air au-dessus de celle-ci de se refroidir davantage, jusqu’à ce que les conditions claires, calmes et sèches changent et que l’air froid se mélange à l’air plus chaud plus haut dans l’atmosphère.
« Dans cette région, nous voyons des périodes d’air incroyablement sec, et cela permet à la chaleur de la surface de la neige de rayonner plus facilement dans l’espace », a déclaré Ted Scambos, chercheur principal au National Snow and Ice Data Center de l’Université du Colorado-Boulder et auteur principal de la nouvelle étude dans Geophysical Research Letters, un journal de l’American Geophysical Union.
Le record de moins 98 degrés Celsius est à peu près le plus froid qu’il soit possible d’atteindre à la surface de la Terre, selon les chercheurs. Pour que la température descende aussi bas, il faut que le ciel clair et l’air sec persistent pendant plusieurs jours. Les températures pourraient descendre un peu plus bas si les conditions duraient plusieurs semaines, mais il est extrêmement peu probable que cela se produise, a déclaré Scambos.
Conditions de poudrerie sur un site de camp près de la station Vostok en été antarctique.
Crédit : Ted Scambos, NSIDC/Université du Colorado-Boulder.
Trouver l’endroit le plus froid
La haute altitude du plateau de l’Antarctique oriental et sa proximité avec le pôle Sud lui confèrent le climat le plus froid de toutes les régions de la Terre. La température de l’air la plus basse jamais mesurée par une station météorologique, moins 89 degrés Celsius (moins 128 degrés Fahrenheit), y a été enregistrée à la station russe de Vostok en juillet 1983.
Mais les stations météorologiques ne peuvent pas mesurer les températures partout. En 2013, Scambos et ses collègues ont donc décidé d’analyser les données de plusieurs satellites d’observation de la Terre pour voir s’ils pouvaient trouver des températures sur le plateau encore plus basses que celles enregistrées à Vostok.
Dans la nouvelle étude, ils ont analysé les données satellitaires recueillies pendant l’hiver de l’hémisphère sud entre 2004 et 2016. Ils ont utilisé les données de l’instrument MODIS à bord des satellites Terra et Aqua de la NASA, ainsi que les données des instruments des satellites environnementaux opérationnels polaires de la NOAA.
Les chercheurs ont d’abord vu une large région du plateau à plus de 3 500 mètres (11 000 pieds) au-dessus du niveau de la mer où les températures descendaient régulièrement en dessous de moins 90 degrés Celsius (moins 130 degrés Fahrenheit) à la surface de la neige. La température la plus basse qu’ils ont observée était de moins 93 degrés Celsius (moins 135 degrés Fahrenheit).
Les données des instruments MODIS sont calibrées à l’aide des mesures de température des stations météorologiques au sol. En 2016, la NASA a recalibré les données MODIS avec des mesures de stations météorologiques plus récentes, et les chercheurs ont réanalysé les données de température. Les conditions météorologiques sur le plateau n’ont pas changé, mais les données satellitaires ajustées ont donné aux chercheurs une image plus précise de ce qu’était la température la plus basse réelle.
Ils ont constaté que le minimum record était environ 5 degrés Celsius (9 degrés Fahrenheit) plus froid qu’ils ne l’avaient initialement signalé, soit environ moins 98 degrés Celsius (moins 144 degrés Fahrenheit).
Des vents persistants façonnent la surface de la neige de l’Antarctique de l’Est en petites formes de dunes appelées ‘sastrugi’.
Crédit : Ted Scambos, NSIDC/Université du Colorado-Boulder.
À quel point peut-il faire froid ?
Scambos et ses collègues ont analysé le terrain où ils ont vu ces températures ultra-basses et ont constaté qu’elles se produisaient dans de petits creux de 2 à 3 mètres (6 à 9 pieds) de profondeur à la surface de la glace, sur le côté sud des crêtes élevées du plateau.
Intéressant, les chercheurs ont remarqué tout un groupe d’endroits où les températures ont plongé presque exactement à ce minimum record sur la période de 14 ans, même s’ils étaient situés à des centaines de kilomètres de distance. Cela les a amenés à s’interroger : Y a-t-il une limite au froid qui peut régner sur le plateau ?
Pour que la température tombe à ce niveau record, le ciel doit être dégagé et l’air doit être sec pendant plusieurs jours. Une fois la température descendue en dessous d’un certain point, l’air se refroidit si lentement qu’il ne peut pas se refroidir de manière perceptible avant que les conditions météorologiques ne changent, selon les chercheurs. Moins 98 degrés Celsius semble donc être la limite à laquelle il peut faire froid à la surface de la Terre, a déclaré Scambos.
« Il y a une limite à la durée pendant laquelle les conditions persistent pour lui permettre de se refroidir à ces températures ultra-basses, et une limite à la quantité de chaleur que vous pouvez réellement obtenir à travers l’atmosphère, parce que la vapeur d’eau doit être presque inexistante afin d’émettre de la chaleur depuis la surface à ces températures », a-t-il déclaré.
L’équipe de recherche a développé un ensemble d’instruments conçus pour survivre et fonctionner dans les endroits les plus froids tout au long de l’hiver afin de mesurer à la fois les températures de la neige et de l’air. Ils prévoient de déployer les instruments dans les deux prochaines années.
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