The long-term future of the Antarctic ice sheet: Uncertainties in ice sheet-Earth system interactions

The Antarctic ice sheet (AIS) is the largest and yet the most uncertain potential contributor to future sea-level rise. While recent satellite observations have highlighted that the AIS is currently losing mass at an accelerating rate, projections of the future evolution of the ice sheet in a warming climate remain highly uncertain. As future sea-level rise is probably one of the biggest threats imposed on us by climate change, predicting it with the lowest possible uncertainty is of capital societal importance. Uncertainties in the future evolution of the AIS can be explained, notably, by the fact that the ice sheet is capable of abrupt and self-sustained changes associated with several positive feedback mechanisms, especially in its marine areas, i.e. where the ice lies on bedrock below sea level. This is the case for most of the West Antarctic ice sheet (WAIS) as well as for some basins of the East Antarctic ice sheet (EAIS). The interactions between the ice sheet and its surrounding environment (namely the ocean, the atmosphere, and the solid Earth) have been shown to strongly influence its stability, more particularly by triggering or dampening the instabilities threatening the ice sheet. Despite the uncertainties, recent studies suggest that the WAIS will lose mass in the future and eventually (partially) collapse. The uncertainties pertain to when, and to whether the weak Earth structure beneath that area of the ice sheet may be a stabilising factor, as a rapid bedrock uplift in response to ice mass loss has been shown to delay or even limit mass loss. The fate of the EAIS is less clear. A pending question is: will the EAIS lose or gain mass in the future? More specifically, will the grounding line retreat in its marine basins, and if so, can the associated mass loss be compensated by sufficient mass gain due to increased snow accumulation in the interior of the ice sheet?In this thesis, we contribute to clarifying and providing new insights to these question
La calotte glaciaire Antarctique est le plus gros contributeur potentiel à l'élévation future du niveau marin global, mais aussi le plus incertain. De plus en plus d’observations satellitaires mettent en évidence une actuelle perte de masse de l'Antarctique, et ce à un rythme accéléré. Malgré cela, les projections de l'évolution future de la calotte Antarcique en réponse aux changements climatiques actuels et à venir restent très incertaines. Pourtant, être en mesure de prédire avec la plus faible incertitude possible l'élévation future du niveau de la mer est d'une importance sociétale capitale. Les incertitudes sur l'évolution future de l'Antarctique s'expliquent notamment par le fait que la calotte glaciaire est capable de changements brusques associés à plusieurs mécanismes de rétroactions positives, et ce particulièrement dans les régions où la glace repose sur un socle rocheux situé sous le niveau de la mer. C'est le cas pour la majorité de l'Antarctique de l’Ouest ainsi que dans certains bassins de l’Antarctique de l’Est. Il a été démontré que les interactions entre la calotte glaciaire et son environnement (à savoir l'océan, l'atmosphère et le lit rocheux sous-jacent) influencent fortement sa stabilité, notamment en déclenchant ou en atténuant les instabilités qui la menacent. Malgré les incertitudes, des études récentes suggèrent que, à l'avenir, l’Antarctique de l’Ouest perdra de la masse et finira par (au moins partiellement) s'effondrer. Les incertitudes concernent dès lors le moment de cet effondrement, mais également une potentielle stabilisation de la calotte par le lit rocheux (qui repose sur une région du manteau terrestre particulièrement peu visqueuse) situé sous cette région occidentale. En effet, il a été démontré qu'un rebond rapide du lit rocheux pouvait ralentir voire limiter la perte de masse de la calotte. Le sort de l'Antarctique de l’Est est moins clair. Une des questions en suspens est la suivante :l'Antarctique de l’Est perdra-t-elle ou
Doctorat en Sciences
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