Mesurer la profondeur de la neige en Antarctique avec des outils simples

Dans des régions froides comme l'Antarctique, la couverture neigeuse joue un rôle important dans l'environnement et le climat. Les scientifiques s'intéressent à savoir à quel point la neige est épaisse et quelle est sa densité, car ces infos peuvent affecter à la fois les climats locaux et globaux. Les gens doivent souvent utiliser différentes méthodes pour mesurer la neige, surtout quand le matos traditionnel est trop cher ou difficile à entretenir.

#Qu'est-ce que les Piques à Neige ?

Les piques à neige sont des dispositifs simples et abordables utilisés pour mesurer la profondeur de la neige. Fabriquées en bois, ces piques ont des capteurs de température attachés à différentes hauteurs. Les capteurs enregistrent les températures de l'air à divers points au-dessus du sol. Ce système est souvent installé dans des zones éloignées et froides où il est difficile d'utiliser des outils de surveillance compliqués. Les piques à neige aident les chercheurs à avoir une idée de la profondeur de la neige et de son évolution dans le temps.

#Le Site de l'Étude : L'Île Deception

Cette étude a lieu sur l'île Deception, qui fait partie des îles Shetland du Sud en Antarctique. Les chercheurs ont utilisé des piques à neige pour enregistrer les températures de l'air à différentes hauteurs. Ils ont comparé ces données aux mesures effectuées par un capteur ultrasonique, qui est plus précis mais aussi plus coûteux. L'objectif était de trouver la meilleure méthode pour estimer l'épaisseur de la neige en utilisant des données de température.

#Comment la Neige Affecte-t-elle la Température ?

La neige agit comme une couverture, isolant le sol en dessous. Lorsque les températures de l'air changent, ces changements n'affectent pas la température du sol de la même manière qu'en l'absence de couverture neigeuse. Par exemple, lorsque les températures chutent rapidement, les capteurs sous la neige montrent moins de variations par rapport à ceux au-dessus de la neige.

Cet effet d'isolation peut aider les scientifiques à déterminer l'épaisseur et la densité du manteau neigeux. Une neige plus épaisse entraîne généralement moins de fluctuations de température pour les capteurs enterrés. Cela s'explique par le fait qu'à mesure que la neige devient plus épaisse, elle atténue les Changements de température.

#Mesurer la Profondeur de la Neige

Pour estimer la profondeur de la neige en utilisant des piques à neige, les chercheurs vérifient quels capteurs sont couverts par la neige et lesquels ne le sont pas. Une fois qu'ils le savent, ils peuvent déterminer la profondeur en regardant la hauteur du capteur le plus haut couvert et du capteur le plus bas non couvert. Plusieurs méthodes ont été testées pour déterminer quels capteurs sont couverts efficacement.

#Les Méthodes Utilisées

1. Amplitude Thermique Quotidienne : Cette méthode compare les températures les plus hautes et les plus basses enregistrées chaque jour. Les capteurs couverts montreront moins de changement de température par rapport à ceux non couverts.

2. Écart Type : Cette méthode examine combien la température change chaque jour. Si l'écart type diminue, cela signifie que le capteur est probablement couvert par la neige.

3. Corrélation : Dans cette approche, les chercheurs vérifient à quel point les mesures de température de différents capteurs correspondent. Si les données d'un capteur diffèrent considérablement de celles du capteur en haut, il est probable qu'il soit couvert.

4. Taux Absolu de Changement : Cette méthode observe à quelle vitesse la température change dans le temps. Une chute dans le changement de température peut indiquer qu'un capteur est couvert par la neige.

#Comparer les Méthodes

Les chercheurs ont comparé les résultats des différentes méthodes d'estimation de la profondeur de la neige avec les mesures du capteur ultrasonique. Ils ont découvert que même la meilleure méthode pouvait parfois sous-estimer la profondeur de la neige.

#Résultats

La méthode basée sur le taux absolu de changement de température a fourni les estimations les plus précises. Il a été constaté que l'utilisation de moyennes mobiles pour ces données peut donner de meilleurs résultats que les méthodes qui ne regardent que les températures maximales et minimales quotidiennes.

Un résultat surprenant a été que l'utilisation du capteur couvert le plus haut pour estimer la profondeur de la neige a donné de meilleurs résultats que l'approche typique du point médian. Cela pourrait être dû à la configuration spécifique des capteurs sur la pique à neige, qui a permis des lectures plus précises.

#Défis avec les Mesures des Piques à Neige

Bien que les piques à neige soient une façon économique de mesurer la profondeur de la neige, il y a des défis. Parfois, les capteurs tombent en panne, mais contrairement à des équipements plus coûteux, la panne d'un ou deux capteurs sur une pique à neige ne stoppe pas complètement les mesures.

Dans des conditions climatiques extrêmes, comme des vents forts, les piques peuvent être renversées, rendant les données inutilisables pendant un temps. De plus, la manière dont la pique est installée peut entraîner une fonte de la neige autour de sa base, affectant les lectures.

#Analyser la Température et la Dynamique de la Neige

Les données des mesures ont montré des schémas saisonniers clairs dans la température et la profondeur de la neige. En hiver, les températures restent en dessous de zéro, tandis que l'été apporte des conditions plus variables. Le manteau neigeux commence généralement à se former lorsque les températures chutent.

Il y a aussi un moment dans la saison de fonte où les températures dépassent zéro, entraînant la fonte de la neige. Cette fonte fait que la température du manteau neigeux reste constante pendant un certain temps, ce qui est appelé l'effet de rideau zéro.

#Estimation de la Densité de la Neige

En plus de mesurer l'épaisseur de la neige, les chercheurs voulaient aussi déterminer sa densité. La densité de la neige affecte son comportement et contribue aux systèmes climatiques globaux.

En utilisant les données de température, les chercheurs ont tenté de déduire la densité de la neige en observant les changements de température dans le temps. Ce processus impliquait des calculs complexes, mais il a été trouvé que les capteurs les plus bas fournissaient des mesures de densité plus précises.

#Conclusion et Directions Futures

La recherche a conclu que les piques à neige pouvaient estimer de manière fiable la profondeur de la neige et même fournir des infos sur sa densité. Bien qu'elles ne soient pas sans problèmes, elles se révèlent plus pratiques que les dispositifs high-tech, surtout dans des endroits reculés.

Il reste encore du travail à faire. Les études futures devraient se concentrer sur la compréhension des raisons pour lesquelles certaines méthodes donnent de meilleurs résultats et explorer de nouvelles techniques pour estimer les caractéristiques de la neige.

Les piques à neige pourraient avoir des applications plus larges au-delà de l'Antarctique, surtout dans des zones où les coûts et la logistique sont un souci. Les insights tirés de cette recherche pourraient aider à améliorer la façon dont nous surveillons et comprenons les environnements enneigés à travers différentes régions.