La saga des anneaux géants de glace continue
Publié par Isabelle le 28/01/2020 à 14:00
Source: CNRS INSU
L'analyse d'images satellitaires a mené des chercheurs du Laboratoire d'études en géophysique et océanographie spatiales (LEGOS/OMP, UPS / CNRS / CNES / IRD), et leurs collègues de Russie et de Mongolie, à la découverte de nouveaux anneaux dans le lac (En limnologie, un lac est une grande étendue d'eau située dans un continent où il suffit que la profondeur, la superficie, ou le volume soit suffisant pour provoquer...) Baïkal et le lac Teletskoye. Les missions de terrain ont permis d'obtenir des données uniques sur la forme, la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) et la formation des tourbillons qui génèrent ces anneaux. Ces résultats vont contribuer à assurer la sécurité des gens qui voyagent sur la glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) en hiver (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.).


Image Landsat du 1er avril 2016 de l'anneau géant proche du cap Nizhneye Izgolovye montrant l'anneau sombre et les zones d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) libre. Landsat image courtesy of USGS.

Des travaux antérieurs avaient déjà montré que les anneaux géants qui apparaissent certains hivers sur les surfaces glacées du lac Baïkal en Russie et du lac Hovsgol en Mongolie étaient dus à des tourbillons d'eau chaude présents sous la glace. Mais la nature de ces tourbillons, leur caractérisation et leur évolution temporelle restaient largement méconnues.

Un nouveau lac avec des anneaux géants

Grâce à l'analyse d'images satellitaires provenant de satellites-espions aujourd'hui déclassifiées, des chercheurs du LEGOS et leurs collègues de Russie et de Mongolie ont découvert de nouveaux anneaux géants dans la glace du lac Baïkal, certains récents mais aussi de très "anciens" (datant de 1969), ainsi que des anneaux dans le lac Teletskoye (Altaï, Russie). Cela porte à trois le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de lacs où ce phénomène se manifeste et démontre que les anneaux de glace géants et les tourbillons sont beaucoup plus courants dans les lacs qu'on ne le pensait.

Une nouvelle méthodologie pour les observations

Deux missions de terrain sur le lac Baïkal sont maintenant effectuées chaque hiver afin d'installer des capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une aiguille…. On fait...) de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie...) et de courant dans la colonne d'eau (mois de février) puis de les récupérer (mois de mars). Les données obtenues par les mesures in situ et les capteurs fournissent des informations uniques sur la forme, la taille et la période de rotation (La période de rotation désigne la durée mise par un astre (étoile, planète, astéroïde) pour faire un tour sur lui même. Par exemple, la Terre a une période de rotation d'environ 24 heures.) du tourbillon (environ de 3 jours).

Des tourbillons qui font couler les voitures

En février 2016, les chercheurs ont détecté un tourbillon en forme de lentille, semblable à ceux découverts précédemment et qui entraînent généralement la formation d'anneaux.

À la mi-mars, l'anneau était déjà visible sur les images satellitaires. Au même moment, deux voitures sont tombées dans l'eau: l'une a coulé (mais les passagers ont pu s'extraire à temps) et l'autre s'est enchâssée dans la glace et a pu être récupérée quelques jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son...) plus tard. Fin mars, la mission s'est déroulée dans des conditions difficiles et a nécessité l'utilisation de moyens de transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal ..). Par assimilation,...) spéciaux. Les accidents dans la région des anneaux ont incité les chercheurs à créer un site dédié (www.icerings.org) où, chaque hiver depuis 2017, l'information est donnée (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un...) en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) quasi réel sur les conditions de glace, la position des tourbillons et les régions de formation potentielle d'anneaux.

Des tourbillons qui se baladent

En février 2017, un autre tourbillon a été détecté sur des images satellitaires et les chercheurs sur le terrain ont tenté de se rendre sur place pour le mesurer. Mais, entre-temps, il s'était déplacé et il a été finalement détecté 6 km plus à l'ouest (L’ouest est un point cardinal, opposé à l'est. C'est la direction vers laquelle se couche le Soleil à l'équinoxe, le couchant (ou ponant).). Comme le tourbillon était en mouvement, il n'a pas eu assez de temps pour générer un anneau, mais les données ont permis d'estimer sa position, sa trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) et sa vitesse (On distingue :) de déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et finalement le sens En architecture navale, le...).


a) Véhicule tout-terrain UAZ pris dans la glace dans la partie est de l'anneau le 18 mars 2016,
b) il était impossible de progresser même à pied sur l'anneau en raison des espaces d'eau libre de 3 m et plus de largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En...) et de plusieurs centaines de mètres de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de...) (28 mars 2016),
c) eau libre (10 m de large et plus) dans la partie est de l'anneau (30 mars 2016, photo prise depuis un aéroglisseur),
d) travail dans la partie est de l'anneau (30 mars 2016, photo prise depuis une perche de 7 m): deux grands espaces d'eau libre sont visibles dans la partie haute de l'image).
© a) Alexander Beketov, Ust' Barguzin (Russie), b) Andrey Suknev, Great Baikal Trail (Voir également la page d'homonymie Trail) Buryatia, Ulan-Ude (Russie), c) et d) Alexei Kouraev, LEGOS

L'origine des tourbillons

L'analyse d'images dans l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid,...) a confirmé que la formation, en 2016, des tourbillons et de l'anneau de glace géant était liée au transport de l'eau, sous l'influence du vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu...), de la baie de Bargouzin vers la partie centrale du lac, avant la formation de la glace. Ce mécanisme est probablement typique pour la plupart des tourbillons qui mènent à la formation des anneaux de glace géants.

Publication:
Giant ice rings on lakes and field observations of lens-like eddies in the Middle Baikal (2016-2017). Alexei V. Kouraev, Elena A. Zakharova, Frederique Remy, Andrey G. Kostianoy, Mikhail N. Shimaraev, Nicholas M. J. Hall, Roman E. Zdorovennov, Andrey Ya Suknev. Limnology and Oceanography, 64, 2019, 2738-2754, doi: 10.1002/lno.11338 (open access). https://aslopubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lno.11338

Contact:
Alexei Kouraev - LEGOS/OMP - kouraev at legos.obs-mip.fr
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