Comment regarder à des kilomètres sous la calotte glaciaire de l'Antarctique

L'Antarctique est un endroit vaste et dynamique, et les technologies radar -- des pellicules de la seconde Guerre Mondiale aux micro-capteurs de pointe --permettent aux scientifiques d'observer et de comprendre les changements qui se produisent sous de la glace du continent avec des détails sans précédents. Accompagnez le radio-glaciologue Dustin Schroeder dans un vol au-dessus de l'Antarctique et observez comment ces radars qui voient à travers la glace vont nous permettre de comprendre la future hausse du niveau de la mer -- et ce que la fonte des glaces signifiera pour nous tous.

Je suis radio-glaciologue.

C'est-à-dire que j'étudie les glaciers et
les calottes glaciaires avec des radars.

Et comme beaucoup de
glaciologues aujourd'hui,

je travaille sur la question suivante :

de combien la fonte des glaces va faire
monter le niveau de la mer dans le futur ?

Aujourd'hui, je veux vous dire

pourquoi il est si difficile d'évaluer
correctement la hausse du niveau de la mer

et pourquoi je pense qu'en changeant
notre vision de la technologie radar,

et l'enseignement
des sciences de la Terre,

on peut grandement s'améliorer.

Quand les scientifiques parlent
de l'élévation des mers,

on a ce type de graphes.

Ceci a été fait avec des modèles
de glacier et des modèles climatiques.

À droite, on peut voir
les variations du niveau de la mer

pronostiquées par ces modèles
pour les 100 prochaines années.

Pour le contexte,
voici le niveau actuel de la mer,

et voici le niveau

au-dessus duquel plus de quatre millions
de personnes pourraient être déplacées.

Donc en termes de prévisions,

il y a déjà une grande incertitude
dans ce graphe.

De plus, ce graphe est accompagné
d'un astérisque et d'un avertissement,

« ... à moins que la calotte
Ouest-Antarctique ne s’effondre. »

Dans ce cas, on parlerait
de chiffres si élevés

qu'on ne pourrait plus
les placer sur ce graphe.

Et nous devons prendre
cette hypothèse au sérieux,

parce que l'histoire géologique
de la Terre a révélé

qu'il y a eu des périodes par le passé

où la mer a monté bien
plus rapidement qu’aujourd’hui.

Et à date,
nous ne pouvons pas exclure

la possibilité d'un épisode
similaire à l'avenir.

Alors, pourquoi est-il impossible
d'affirmer avec certitude

si une partie importante d'un glacier
de la taille d'un continent

s'écroulera ou non ?

Pour cela, nous avons besoin de modèles

qui incluent tous les processus,
conditions et propriétés physiques

qui pourraient participer
à un tel effondrement.

Et c'est difficile à savoir,

car ces processus et conditions se situent

à des kilomètres sous la glace,

et les satellites comme celui
à l'origine de cette image,

ne peuvent pas les observer.

En fait, nous avons des observations
plus complètes de la surface de Mars

que de ce qu'il y a sous la surface
de l'inlandsis antarctique.

Et c'est un défi majeur
car nous avons besoin

de ces observations sur une échelle
gigantesque dans l'espace et dans temps.

En termes d'espace, c'est un continent.

Et de la même façon
qu'en Amérique du Nord,

les régions des Rocheuses, des Everglades
et des Grands Lacs sont très différentes,

les régions sous la surface
de l'Antarctique le sont également.

En termes de temps,
nous savons désormais que

les calottes glaciaires n'évoluent pas
que sur des millénaires ou des siècles,

mais qu'elles changent aussi en l'espace
de quelques années ou même de jours.

Donc nous voulons observer
à des kilomètres sous la glace

à l'échelle d'un continent,

et nous voulons le faire en continu.

Alors, comment le faire ?

Nous ne sommes pas tout à fait
incapables de mesurer sous la surface.

J'ai dit au début que
j'étais radio-glaciologue,

et la raison pour laquelle
c'est important,

c'est que le radar aérien pénétrateur
de glace est l'outil fondamental

pour voir à l'intérieur
des couches de glace.

Donc la plupart des données utilisées
par mon groupe sont récoltées par avion

comme ce DC3
de la seconde guerre mondiale,

qui a combattu
lors de la Bataille des Ardennes.

Vous pouvez voir les antennes sous l'aile.

Celles-ci sont utilisées pour transmettre
des signaux radar dans la glace.

Et les échos qui reviennent
apportent de l'information

sur ce qui se passe à l'intérieur
et sous la couche de glace.

Lors de cette opération,

des scientifiques et ingénieurs
restent dans l'avion

huit heures de suite,

pour s'assurer que le radar fonctionne.

Et je pense qu'on a une idée erronée

de ce type de travail de terrain,

où on imagine les scientifiques
en train de regarder par la fenêtre,

contemplant le paysage,
son contexte géologique

et le destin des calottes glaciaires.

Nous avons eu quelqu'un du programme de la
BBC « Frozen Planet » sur un de ces vols.

Il a passé des heures à nous filmer
pendant qu'on tournait des boutons.

(Rires)

Et j'ai regardé le programme des années
plus tard avec ma femme,

et une scène comme celle-ci est apparue ;
j'ai dit combien c'était joli.

Et elle m'a répondu :
« Tu n'étais pas dans ce vol ? »

(Rires)

J'ai dit : « Oui, mais je regardais
l'écran de l'ordinateur. »

(Rires)

Quand vous pensez à ce type
de travail sur le terrain,

Ne pensez pas à ce genre d'images.

Pensez plutôt à
des images comme ça.

(Rires)

C'est un radargramme, une coupe
verticale de la calotte glaciaire,

comme une tranche de gâteau.

La couche brillante en haut
est la surface de la glace,

la couche brillante en bas
est la roche du continent,

et les couches entre sont
comme les cernes d'un arbre.

Ils contiennent de l'information
sur l'histoire de la calotte glaciaire.

Et c'est incroyable que
cela fonctionne si bien.

Les géo-radars qui sont utilisés

pour analyser l'infrastructure des
routes ou détecter des mines

ont du mal à franchir
quelques mètres de terre.

Ici, nous pouvons observer
trois kilomètres sous la glace.

Et il y a des raisons électromagnétiques,
sophistiquées et intéressantes

qui l'expliquent, mais on va dire que la
glace est la cible parfaite pour le radar

et que le radar est l'outil parfait
pour l'étude des calottes glaciaires.

Ce sont les lignes de vol

de la plupart des diagrammes
de sondages aériens modernes

collectés sur l'Antarctique.

C'est le résultat d'efforts
héroïques sur des décennies

des équipes de plusieurs pays et
de collaborations internationales.

Quand on met tout ensemble,
on obtient une image comme ça :

ce à quoi le continent
Antarctique ressemblerait

sans toute sa glace au-dessus.

Et vous pouvez apprécier la diversité du
continent dans une image comme celle-ci.

Les zones rouges sont
des volcans ou des montagnes ;

les zones bleues seraient la pleine mer
si la calotte glaciaire disparaissait.

C'est gigantesque à l'échelle spatiale.

Cependant, tout ceci, qui a pris
des décennies pour être réalisé

n'est qu'une photo instantanée
de la surface du continent.

Cela ne donne aucune indication sur la
façon dont la glace change avec le temps.

Aujourd'hui on travaille sur ce sujet,
parce qu'il s’avère

que les toutes premières observations
au radar de l'Antarctique ont été faites

avec une pellicule optique de 35 mm.

Et il y avait des milliers
de bobines de ce film

dans les archives du musée
de l'Institut de recherche Scott Polar

à l'Université de Cambridge.

Alors l'été dernier, j'ai pris
un scanner de film de pointe

qui avait été développé pour numériser
des films d'Hollywood et les remastériser,

et 2 historiens de l'art.

Nous sommes allés en Angleterre,
on a enfilé des gants

et on a archivé et numérisé
tous ces films.

Cela a produit deux millions
d'images haute résolution

qui sont en train d'être analysées
et traitées par mon groupe

pour les comparer aux conditions
actuelles de la calotte glaciaire.

Et en passant, ce scanner,
j'en avais entendu parler

par un archiviste de l'Académie
des Arts et Sciences Cinématographiques.

Donc, je voudrais remercier l'Académie...

(Rires)

d'avoir rendu cela possible.

(Rires)

Et aussi incroyable que ce soit,

que l'on puisse observer ce qu'il
se passait sous la calotte il y a 50 ans,

ce n'est jamais qu'une photo de plus.

Cela ne nous procure aucune indication

sur les variations, annuelles,
ou saisonnières

que nous savons importantes.

Mais Il y a aussi du progrès.

Il y a ces systèmes radars récents
qui restent fixés en un endroit précis.

Donc vous posez ces radars sur la glace,

vous les enterrez avec
un paquet de batteries,

vous les laissez là pendant
des mois ou des années.

Ils envoient une pulsation vers le bas

tous les x minutes ou x heures.

Donc vous obtenez un aperçu
continu dans le temps --

mais en un seul point.

Donc si vous comparez cette image
aux images 2D obtenues par l'avion,

c'est juste une ligne verticale.

Et c'est actuellement là
où nous en sommes dans ce domaine.

Nous pouvons choisir
entre une bonne couverture spatiale

avec le sondage aérien par radar

et une bonne couverture temporaire en un
point précis avec les sondes terrestres.

Mais aucun ne nous donne ce
que nous voulons vraiment:

Les deux en même temps.

Et si on veut faire ça,

on va devoir trouver de tout nouveaux
moyens d’observer la glace.

Et dans l'idéal, à des prix
extrêmement bas

pour qu'on puisse prendre beaucoup
de mesures avec beaucoup de capteurs.

Bon, pour les systèmes radar existants,

ce qui coûte le plus cher,
c'est la puissance requise

pour envoyer le signal radar lui-même.

Ce serait génial si nous pouvions
utiliser des systèmes radio existants

ou des signaux radio déjà
présents dans l'environnement.

Et heureusement, le terrain de la
radioastronomie est construit

sur le fait qu'il existe de puissants
signaux radio dans le ciel.

Et l'un des plus puissants
vient de notre soleil.

Et donc une des choses que mon
groupe est en train de faire,

c'est d'essayer d'utiliser les émissions
radio solaires comme un signal radar.

Ceci est un de nos
essais de terrain à Big Sur.

Cette ziggourat en PVC est une antenne
construite par des étudiants de mon labo.

Et l'idée est de passer
la nuit dehors à Big Sur,

pour regarder le coucher
de soleil en fréquences radio,

et d'essayer de détecter le reflet du
soleil près de la surface de l'océan.

Je sais que vous pensez : « Il n'y a
pas de calotte glaciaire à Big Sur. »

(Rires)

Et c'est vrai.

(Rires)

Mais il s'avère que détecter
le reflet du soleil

sur la surface de l'océan,

et détecter le reflet sur
le bas d'une couche de glace,

c'est géo-physiquement
extrêmement similaire.

Et si ça marche,

nous devrions pouvoir appliquer
le même principe pour l'Antarctique.

Ce n'est pas aussi
farfelu qu'il n'y paraît.

L'industrie sismique a réalisé un exercice
de développement de technique semblable

quand ils ont pu passer de la détonation
de la dynamite comme source,

à l'utilisation du bruit sismique
naturellement présent.

Et les radars de défense utilisent les
signaux télé et radio continuellement

pour ne pas avoir à
envoyer un signal radar

et révéler leur position.

Donc cela peut vraiment marcher.

Et si ça marche, nous aurons
besoin de capteurs très bon marché

pour en déployer des réseaux par
centaines ou milliers sur la glace

pour l'imagerie.

C'est là où les stars de la technologie
ont vraiment contribué à nous aider.

Ces anciens systèmes
de radar dont je parlais

ont été développés par des ingénieurs
expérimentés pendant des années

dans des installations nationales

avec des équipements spécialisés
et coûteux.

Mais les récentes évolutions
des logiciels de radio,

la rapidité de fabrication
et le mouvement Fab Lab,

rendent possible à un
groupe d'adolescents

qui travaillent dans mon labo
depuis quelques mois seulement

de créer un prototype de radar.

OK, pas n'importe quels ados,
ce sont des étudiants de Stanford,

mais l'idée se tient.

(Rires)

Que ces technologies nous permettent
de rompre la barrière entre

les ingénieurs qui construisent ces outils
et les scientifiques qui les utilisent.

Et en apprenant aux étudiants ingénieurs
à penser comme des géo-scientifiques

et à ceux de géosciences
à penser comme des ingénieurs,

mon labo crée un environnement dans lequel
on peut construire des capteurs radar

sur mesure pour chaque type de problème,

qui sont optimisés pour être
bon marché et de haute performance

pour chacun de ces problèmes.

Cela va changer complètement la façon dont
nous observons les calottes glaciaires.

Voyez-vous,
le problème du niveau de la mer

et le rôle de la cryosphère dans son
élévation sont extrêmement importants

et affecteront le monde entier.

Mais ce n'est pas pour ça
je travaille dessus.

Je travaille dessus pour
l'opportunité d'enseigner et de guider

des étudiants extrêmement brillants,

parce que je crois profondément
que des équipes de jeunes

super talentueux, super motivés
et super passionnés

peuvent résoudre la plupart des
défis auxquels le monde est confronté,

et fournir les observations requises
pour estimer la hausse du niveau de la mer

n'est qu'un seul parmi tous ces problèmes
qu'ils peuvent et sauront résoudre.

Merci.

(Applaudissements)