Climatologie des rivières atmosphériques en Antarctique – ARCA_Ukraine

Le bilan de masse de surface (BMS) d'une grande partie de l'Antarctique est contrôlé par quelques événements extrêmes, ce qui entraîne une forte variabilité naturelle de ce paramètre. Les intrusions d'humidité extrêmes liées aux rivières atmosphériques arrivant de l'océan Austral conduisent à la fois à des accumulations de neige intenses, et à la fonte en surface sous l’effet du fort réchauffement et de l'augmentation du rayonnement infra-rouge. Pourtant, ces rivières atmosphériques sont actuellement négligées dans les études des changements climatique passés et futurs en Antarctique et de leurs impacts sur le BMS.
Le projet ARCA vise à décrire les rivières atmosphériques dans les régions polaires et leurs impacts en appliquant des algorithmes récents de détection des rivières atmosphériques à des sorties de simulations des climats passés, présents et futurs. ARCA évaluera l'impact des rivières atmosphériques sur le bilan de masse de surface de l'Antarctique et explorera dans quelle mesure l'activité passée des rivières atmosphériques peut être reconstituée grâce aux enregistrements des carottes de glace.

Pour atteindre cet objectif, ARCA est organisé en 4 Axes. 1) ARCA utilisera des méthodes récentes d’identification des rivières atmosphériques, que nous appliquerons aux modèles de circulation globale et régionale. 2) ARCA collectera des données météorologiques, d’isotopes de l’eau et d'aérosols dans l’atmosphère et la neige de surface en Terre Adélie et de Wilkes (Antarctique de l’Est) pour définir la signature isotopique et en aérosols des rivières atmosphériques, puis 3) appliquera une modélisation des isotopes stables dans l'eau à l'échelle régionale pour mieux interpréter ces données. Enfin, 4) ARCA examinera les données des carottes de glace existantes. Ces axes permettront :
1) d'évaluer la variabilité naturelle des rivières atmosphériques et leur réponse aux forçages externes,
2) de quantifier les transports d'humidité et de chaleur vers l'Antarctique et les impacts sur les BMS,
3) de décrire l'impact des rivières atmosphériques sur le contenu isotopique et en aérosols des masses d'air transportées vers ces régions,
4) d'analyser les processus particuliers (ex. : origine de l’humidité, sublimation des hydrométéores) produisant la particularité des signaux observés dans les masses d'air lors de ces événements,
5) d'estimer le biais induit dans les enregistrements des carottes de glace, et l'impact sur les reconstructions des températures passées,
6) de reconstituer la variabilité passée des rivières atmosphériques et le biais qui en résulte dans les estimations du climat du dernier millénaire en Antarctique.

ARCA fournira des produits qui décrivent la climatologie et la variabilité actuelle et future des rivières atmosphériques (cartes d'occurrence, statistiques), et des séries chronologiques sur le terrain. ARCA définira une approche multi-traceurs pour estimer l’activité passée des rivières atmosphériques à partir des enregistrements des carottes de glace. Cette métrique basée sur la composition isotopique de l'eau et la charge en aérosols dans les carottes de glace permettra de définir qualitativement les périodes d'activité plus ou moins élevée des rivières atmosphériques au cours du dernier millénaire. Enfin, ARCA définira les zones de Terre Adélie et de Wilkes les plus impactées par les RA, et donc les régions à privilégier pour la collecte de carottes de glace en vue de l'amélioration de notre connaissance des événements extrêmes en Antarctique.

Le consortium ARCA est composé de membres de l'IGE, du LSCE et du LOCEAN ayant des compétences reconnues en matière de modélisation atmosphérique (globale et régionale) et du BMS en région polaire, de développement d'algorithmes de détection des rivières atmosphériques, et d'interprétation des isotopes de l'eau et du contenu en aérosols dans l'atmosphère dans les échantillons de neige et de glace.