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Cryosphère

Glace de mer autour de l’Antarctique #3 : Tendances récentes et projections futures

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Kyle Clem1, Rob Massom2, Sharon Stammerjohn3, Phillip Reid4

  1. Victoria University of Wellington, New Zealand
  2. Australian Antarctic Division, Australian Antarctic Program Partnership, and Australian Research Council Australian Centre of Excellence in Antarctic Science, Tasmania, Australia
  3. Institute of Arctic and Alpine Research, University of Colorado Boulder, USA
  4. Australian Bureau of Meteorology and Australian Antarctic Program Partnership, Tasmania, Australia

Traduction: Vincent Favier

Depuis 1979 et le début de l’acquisition d’observations satellitaires fiables et continues, on a observé de fortes variations régionales et saisonnières de l’étendue de la glace de mer autour de l’Antarctique (Fig. 1), ce qui contraste avec une perte de glace de mer largement uniforme dans l’Arctique. Notamment, la région située de l’ouest de la Péninsule Antarctique jusqu’à l’est de la mer de Ross a connu une perte importante de glace de mer, de concert avec un renforcement de la dépression semi-permanente de la mer d’Amundsen et à une augmentation des vents chauds depuis le nord. A l’ouest de la péninsule, la perte de glace de mer et le réchauffement régional associé ont entraîné des changements spectaculaires et complexes de l’écosystème (voir glace de mer antarctique n° 2) et ont également été impliqués dans des événements majeurs de désintégration de la plate-forme glaciaire sur la péninsule (voir glace de mer antarctique n° 1). Ailleurs, la couverture de glace de mer s’est étendue mais avec une variabilité interannuelle importante. La somme de ces différentes contributions régionales et saisonnières est une légère tendance à l’augmentation moyenne annuelle de la couverture totale (circumpolaire) de glace de mer de l’Antarctique de 1,0 ± 0,5 % par décennie (soit environ 11 300 km2 par an) pour la période 1979-2018 (Fig. 1a).

Depuis 2012, la glace de mer autour de l’Antarctique a subi des variations rapides et imprévues de sa couverture totale nette, pour atteindre d’abord un record haut de couverture moyenne annuelle et mensuelle (2013-2015) puis, a subi une chute vers un record bas de couverture moyenne annuelle et mensuelle (2016-2022). La détermination des facteurs et des effets de ces changements abrupts, ainsi que des différentes contributions saisonnières et régionales, sont des axes majeurs de la recherche actuelle. Il s’agit d’un défi de taille étant donné la complexité des processus impliqués dans les interactions et les rétroactions entre glace, océan et atmosphère. Une meilleure compréhension de ces interactions et rétroactions est cruciale pour améliorer la représentation et la simulation de la couverture et de la saisonnalité de la glace de mer dans les modèles climatiques et du système terrestre. Ceci est essentiel pour améliorer les prévisions à court terme et les projections à long terme de la glace de mer autour de l’Antarctique et les effets de ses changements sur le système couplé climat-océan-biosphère dans les décennies à venir.

On prévoit que la couverture de glace de mer diminuera de manière significative autour de l’Antarctique d’ici la fin du siècle en réponse au changement climatique anthropique, mais les estimations actuelles de perte de glace de surface des modèles présentent une incertitude importante. Ces estimations vont de 30 à 90 % de réduction en février (minimum annuel, la moyenne actuelle est de 2 à 4 millions de km2) à 15 à 50 % de réduction en septembre (maximum annuel, la moyenne actuelle est de 19 à 20 millions de km2). Le manque d’informations sur la répartition de la glace de mer et de l’épaisseur de la neige, sans parler de leur évolution, constitue toutefois une lacune majeure.

On s’attend à ce que la perte de glace de mer antarctique ait des effets très divers, notamment :

  • le réchauffement des eaux de surface de l’océan Austral, et les changements qui s’ensuivent dans sa stratification saisonnières, et donc dans sa capacité à absorber et à stocker la chaleur et le CO2 atmosphériques ;
  • la diminution de la production d’eau de fond de l’Antarctique avec des effets sur la circulation océanique thermohaline (de renversement) globale ;
  • le changement des interactions entre l’océan et la calotte glaciaire contribuant à l’élévation du niveau de la mer ;
  • des changements potentiels dans les régimes météorologiques régionaux (y compris dans les moyennes latitudes de l’hémisphère sud) ; et
  • des changements dans la répartition des espèces, les écosystèmes, les cycles et processus biogéochimiques de l’océan Austral (voir Glace de mer autour de l’Antarctique #2).

Tendances et variabilité de la glace de mer autour de l'Antarctique depuis 1979

Les mesures de routine commencées en 1979 de la concentration et de l’étendue de la glace de mer à l’échelle globale, par satellite dans le domaine des micro-ondes passives, ont révélé une légère tendance à la hausse de l’étendue totale (circumpolaire) moyenne annuelle de la glace de mer (figure 1a) de 1,0 ± 0,5 % par décennie (soit environ 11 300 km2 par an) pour la période 1979-2018 (Parkinson, 2019). Cette tendance contraste fortement avec celle observée dans l’Arctique, où l’étendue de la glace de mer a diminué rapidement (Maksym, 2019 ; Serreze et Meier, 2019) de -13,1 % par décennie (ou -82 700 km2 par an) sur la période 1979-2020 (Perovich et al., 2020).

La tendance linéaire à la hausse de l’étendue de la glace de mer autour de l’antarctique depuis 1979, et en particulier de 1979 à 2014, est marquée par de évolutions régionales (Comiso et al. 2017 ; Parkinson 2019) et saisonnières (Holland 2014) contrastées (Fig. 1b-c). Il est important de noter que, d’un point de vue physique et biologique (voir Glace de mer autour de l’Antarctique #2), ces différents changements régionaux ont eu lieu non seulement dans l’étendue de la glace de mer, mais aussi dans les dates d’avancée et de retrait de la glace de mer, ainsi que dans la durée annuelle de couverture qui en résulte (Stammerjohn et Maksym 2017). Cela contraste à nouveau avec l’Arctique, où la perte de glace de mer et la diminution de la durée annuelle ont été plus uniformes dans l’espace à l’échelle de l’océan Arctique (Stammerjohn et al. 2012 ; Maksym 2019).

Les mécanismes avancés pour expliquer à la fois l’augmentation totale/circumpolaire de la couverture de glace de mer autour de l’Antarctique et ses variabilités régionale et saisonnière prononcées sont en grande partie associés aux changements et à la variabilité de la circulation océanique et atmosphérique couplée à grande échelle. En effet, ceux-ci pilotent les processus thermodynamiques (formation et fonte) et dynamiques (dérive/transport et déformation dus au vent) de la glace de mer (Hobbs et al. 2016 ; Polar Research Board et al. 2017). Les principaux facteurs atmosphériques proposés comprennent : 1) un renforcement de la dépression de la mer d’Amundsen (Amundsen Sea Low ou ASL, en anglais) (un important système dépressionnaire semi-permanent situé au-dessus du Pacifique Sud, aux hautes latitudes), par exemple, Raphael et al. (2016) ; et 2) un renforcement des vents d’ouest de l’océan Austral, par exemple, Armour et Bitz (2015). La contribution de l’océan Austral dans les variations de glace de mer (Polar Research Board et al. 2017), et le rôle possible de rétroactions dans le système glace-océan-atmosphère (Goosse et al. 2018), sont moins bien connus et compris.

À l’échelle régionale, l’étendue moyenne annuelle de glace de mer autour de l’antarctique a augmenté dans tous les secteurs (jusqu’à 2,3 ± 1,2 % par décennie, par exemple, dans la région de l’océan Pacifique occidental/mer de Ross) entre 1979 et 2018 (Parkinson, 2019), à l’exception des mers de Bellingshausen-Amundsen-et à l’est de la mer de Ross (Fig. 1b). Dans cette région, l’étendue moyenne annuelle de glace de mer a diminué de -2,5 ± 1,2 % par décennie (Parkinson, 2019), et de 1979 à 2020, la durée annuelle de couverture de glace de mer a diminué de 2 à 3 mois (Fig. 1c) en raison d’une formation saisonnière plus tardive et d’un retrait plus précoce (Stammerjohn et al. 2012 ; Stammerjohn et Maksym 2017). Les changements dans les mers de Bellingshausen-Amundsen-et à l’est de la mer de Ross ont été attribués à une augmentation régionale des vents chauds du nord associés au renforcement de l’ASL (dépression de la mer d’Amundsen), qui favorisent la compaction vers la côte et la fonte de la glace de mer (par exemple, Massom et al. 2008) tout en inhibant la formation de la glace de mer. En revanche, l’expansion la plus significative de la superficie de glace de mer vers l’équateur a été observée dans la partie ouest de la mer de Ross, où une augmentation du flux d’air froid du sud a été observée. Ce flux, qui correspond au côté « opposé » (ouest) de la dépression de la mer d’Amundsen (ASL), a entraîné à la fois une formation accrue de la glace de mer et sa dérive vers le nord (Holland et Kwok 2012) ainsi qu’une augmentation de 2 à 3 mois de la durée de la saison des glaces de mer (Stammerjohn et Maksym 2017).

Le renforcement de l’ASL (dépression de la mer d’Amundsen) et les changements associés de la glace de mer ont été liés à la variabilité climatique naturelle pluri-décennale (Turner et al. 2016). Cette attribution considère y compris la diminution pluri-décennal des températures océaniques dans l’est du Pacifique tropical après 1999 (Meehl et al. 2016) et un réchauffement de l’océan dans l’Atlantique tropical depuis les années 1990 (Li et al. 2014), qui sont tous deux liés à la variabilité tropicale naturelle et moteurs d’un renforcement l’ASL par le biais de téléconnexions atmosphériques à grande échelle (Li et al. 2021). Le renforcement de l’ASL a également été lié à l’appauvrissement (d’origine anthropique) de l’ozone stratosphérique au-dessus de l’Antarctique (Turner et al. 2009 ; England et al. 2016), bien que la sensibilité de cette relation soit moins certaine (Fogt et Zbacnik 2014). Sur des échelles de temps annuelles, l’emplacement et la valeur de pression au centre de la dépression de la mer d’Amundsen sont également sensibles aux phases de l’ENSO (El Niño Southern Oscillation) et du mode annulaire austral (Clem et al. 2017 ; Lefebvre 2004). Cela rend l’attribution des changements et de la variabilité de la glace de mer autour de l’Antarctique encore plus difficile.

L’augmentation moyenne annuelle de la couverture nette totale/circumpolaire de glace de mer de l’Antarctique a également été liée au renforcement de la ceinture de vents d’ouest de l’océan Austral qui encercle l’Antarctique (Armour et Bitz 2015), ce qui est largement dû à l’appauvrissement d’origine anthropique de la couche d’ozone (Polvani et al. 2011) et à l’augmentation des gaz à effet de serre (Arblaster et Meehl 2006). Plusieurs mécanismes ont été proposés pour expliquer ce lien, notamment le refroidissement de la surface de l’océan sous l’effet du vent (Thompson et al. 2011 ; Armour et Bitz 2015) et l’expansion accrue vers le nord de la lisière de glace par redistribution de la glace de mer par les vents d’ouest (Zhang 2014). Cependant, les vents entraînent également une remontée accrue des eaux profondes chaudes le long de la côte de l’Antarctique et dans la zone de glace de mer saisonnière. Les projections d’évolution climatique suggèrent que cette remontée d’eau chaude se renforcera et pourrait alors devenir dominante dans le contrôle des températures de surface, entraînant une perte de glace de mer et un réchauffement de l’océan de surface au cours des prochaines décennies (Ferreira et al. 2015). Parmi les autres facteurs avancés pour expliquer la tendance nette positive de la glace de mer, on peut citer l’augmentation de l’apport d’eau douce dans l’océan Austral provenant de la fonte des plates-formes glaciaires de l’Antarctique (Bintanja et al. 2013) et l’augmentation des précipitations/la réduction de l’évaporation (Liu et Curry 2010), ainsi que les processus de rétroaction glace-océan (Goosse et Zunz 2014). Ces derniers processus ont probablement contribué au refroidissement de la surface de l’océan Austral observé depuis 1979 en augmentant la stratification océanique et en inhibant le mélange vertical qui, autrement, ferait remonter l’eau plus chaude des profondeurs vers la surface (Aiken et England 2008), mais l’intensification des vents d’ouest semble être le moteur dominant du refroidissement de la surface de l’océan (Swart et Fyfe 2013).

En ce qui concerne les marges côtières dynamiques de l’Antarctique, l’analyse de l’imagerie satellitaire visible et infrarouge thermique a également révélé des tendances régionales distinctes dans la distribution de la banquise côtière au cours des deux dernières décennies (Fraser et al. 2020). Pour la période de 2000 à 2018, l’étendue totale/circumpolaire de la banquise côtière a affiché une tendance à la baisse marginalement significative de -1,9 ± 1,8 % (ou -8820 ± 8240 km2) par décennie (bien que calculée sur une période de 19 ans seulement). Une fois de plus, la tendance n’est pas uniforme dans l’espace autour de l’Antarctique, mais se compose de contributions régionales variables provenant de huit secteurs distincts, avec des augmentations de la banquise autour de l’Antarctique de l’Est et dans le secteur sud de la mer de Bellingshausen, mais des diminutions autour de l’Antarctique de l’ouest. Des changements particulièrement rapides dans la distribution régionale de la banquise côtière peuvent se produire non seulement en raison de changements dans la force et la direction du vent (Massom et al. 2009), mais aussi en réponse à des événements majeurs de vêlage et d’échouage d’icebergs. La banquise côtière est également susceptible de se briser sous l’effet de la houle océanique, en particulier en l’absence de la protection des blocs de banquise (« pack-ice » en anglais) tampon (Crocker et Wadhams, 1989). Le changement de la banquise côtière a des implications sur la stabilité des plateformes de glace et l’élévation du niveau de la mer (Massom et al. 2010, 2018), les écosystèmes (voir Glace de mer autour de l’Antarctique #2), les taux de production de glace de mer côtière et la modification des masses d’eau associées (Tamura et al. 2012), en raison de l’association étroite entre la banquise côtière et les polynies (Fraser et al. 2019).

2013-2022 : Grande variabilité de la couverture de glace de mer autour de l'Antarctique

Après 34 années (1979-2012) d’augmentations nettes annuelles relativement régulières de la glace de mer autour de l’Antarctique, il s’est produit un changement inattendu vers des records hauts d’étendue de glace de mer en Antarctique de 2013 à mi-2015 (Reid et Massom 2015 ; Reid et al. 2016), puis des records de bas niveau de fin 2016 à aujourd’hui (début 2022) (Parkinson 2019 ; Reid et al. sous presse) (Fig. 1a). Le taux de réduction de l’étendue totale de glace de mer à partir de 2016 a dépassé les taux observés dans l’Arctique. L’étendue moyenne annuelle de la glace de mer autour de l’Antarctique a atteint sa valeur la plus basse jamais enregistrée en février 2017, avec une valeur moyenne mensuelle de 2,29 x 106 km2 (Parkinson 2019). La couverture moyenne annuelle de glace de mer a diminué d’environ 1,6 million de km2 entre 2014 et le printemps de 2016 (Wang et al. 2019), le taux de diminution au printemps 2016 étant sans précédent pour cette saison (Turner et al. 2017).

La brusque diminution de la couverture totale/circumpolaire de glace de mer en 2016 a été attribuée à diverses anomalies atmosphériques et océaniques. Tout d’abord, des systèmes dépressionnaires d’une force record dans de multiples secteurs de l’océan Austral ont amené un flux d’air chaud du nord sur une grande partie de la zone de glace de mer (Wang et al. 2019). Des températures de surface de la mer (SST) anormalement chaudes – marquant un renversement abrupt du refroidissement étendu de l’océan de surface observé au cours des décennies précédentes – sont également apparues dans tout l’océan Austral en 2016 (Mazloff et al. 2017 ; Kusahara et al. 2018). Ces températures de surface de l’océan élevées semblent avoir joué un rôle dans le déclin persistant de la glace de mer depuis 2016 (Meehl et al. 2019 ; Haumann et al. 2020). Les anomalies exceptionnelles de circulation atmosphérique en 2016 ont été attribuées à la variabilité des régions tropicales (Wang et al. 2019 ; Meehl et al. 2019 ; Purich et England 2019) et à une amplification d’un mode de circulation atmosphérique circumpolaire appelé le zonal wave-3 pattern (caractérisé par trois couples de systèmes de haute et basse pressions encerclant l’Antarctique). Ce mode a entraîné une augmentation du flux d’air chaud du nord au niveau de trois secteurs autour de l’Antarctique (Schlosser et al. 2018).

La mer de Weddell, qui est une des rares régions de l’océan Austral où la glace de mer persiste pendant l’été (Parkinson 2019), a apporté la plus grande contribution au déclin de la glace de mer post 2016 (Turner et al. 2020). Après avoir atteint un record haut en 2014/15, l’étendue de la couverture de glace de mer y a diminué de plus de 1 million de km2 (Reid et al. 2016). La perte sans précédent de banquise en mer de Weddell est également liée à des systèmes atmosphériques dépressionnaires d’une force record en 2016 et 2017, en combinaison avec des températures en surface des océans plus chaudes (Meehl et al. 2019). La perte de la glace de mer (et la diminution de son albédo élevé) a donné lieu à un réchauffement de l’océan de surface dans la mer de Weddell qui a persisté tout au long de l’été 2019/20 et l’étendue de la glace de mer estivale de la mer de Weddell est restée à des niveaux faibles, quasi records, jusqu’au début de 2022 (Reid et al. Sous presse). Le retrait précoce et persistent de la glace de mer en 2021/22 a conduit à de nouveaux records de minimum d’étendue nette de la glace de mer ; les valeurs journalières sont tombées en dessous de 2 millions de km2   pour la première fois depuis le début des enregistrements par satellite en 1979.

Il est logique de se demander si le déclin récent et apparemment toujours en cours (2016-2022) de l’étendue de la glace de mer est un signe avant-coureur de l’impact du changement climatique, à l’instar de celui observé dans l’Arctique, comme cela est suggéré par les simulations de modèles climatiques couplés (SROCC 2019). Bien que des travaux supplémentaires soient nécessaires pour comprendre pleinement les mécanismes associés au déclin récent et rapide de la glace de mer, des résultats suggèrent qu’il pourrait être le résultat du réchauffement sur plusieurs décennies des températures de sub-surface de l’océan (Eayrs et al. 2021).

Au cours des 40 dernières années, les températures moyennes mondiales ont augmenté d’environ 1°C par rapport au milieu du 20ème siècle (https://climate.nasa.gov/vital-signs/global-temperature/). Au cours de cette courte période, nous avons tiré d’importants enseignements grâce aux données d’observation, notamment que :

  • La variabilité naturelle du climat, en particulier sous les tropiques (par exemple, les fluctuations pluridécennales des températures de surface de l’océan), peut entraîner des tendances pluri décennales significatives de la glace de mer de l’Antarctique, et notamment dans le secteur du Pacifique Sud (mers de Bellingshausen, d’Amundsen et de Ross) par le biais du renforcement ou de l’affaiblissement de la dépression semi-permanente de la mer d’Amundsen (ASL) ;
  • Les phénomènes météorologiques extrêmes (tels que les tempêtes de force record) et les changements brusques des températures de la couche supérieure de l’océan Austral (y compris les « vagues de chaleur » marines) peuvent provoquer des changements rapides et extrêmes de la glace de mer autour de l’Antarctique qui peuvent persister pendant plusieurs années (au moins). Ces changements sont aidés par les rétroactions de l’albédo de la glace et du contenu thermique de l’océan (par exemple, la diminution de la couverture de glace de mer entraîne un réchauffement solaire accru de l’océan qui entraîne à son tour une perte croissante de glace de mer) ;
  • Le changement climatique anthropique, qui implique l’appauvrissement de la couche d’ozone et l’augmentation des concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, peut paradoxalement entraîner des augmentations pluri décennales de la couverture totale/circumpolaire de glace de mer en Antarctique, par le biais d’un refroidissement de la surface de l’océan Austral et d’une augmentation de la dérive et de la formation de glace de mer vers le nord conséquente du renforcement des vents d’ouest.

Figure 1. (En haut) (a) D'après Parkinson (2019), Fig. 2c, la moyenne annuelle de la couverture (étendue) totale de la glace de mer de l'Antarctique pendant la période 1979-2018 et sa ligne de tendance linéaire (pointillés) et sa valeur de tendance (encart en haut à gauche). (En bas) Les tendances/changements linéaires sur 1979-2020 de (b) la concentration de la glace de mer de l'Antarctique en automne austral (mars-mai) et (c) la durée de la saison de la glace de mer de l'Antarctique (moment de l'avancée annuelle moins le moment du retrait). Les contours noirs dans (b-c) indiquent les tendances statistiquement significatives au niveau de confiance p<0,01. Les emplacements des régions de la mer de Weddell (WS), de Bellingshausen (BS), d'Amundsen (AS) et de Ross (RS) sont insérés dans (b-c). Les données sur la glace de mer utilisées dans (a-c) proviennent des données de micro-ondes passives des satellites Nimbus 7 de la NASA et DMSP du ministère de la Défense. Parkinson (2019) a dérivé l'étendue de la glace de mer dans (a) à partir des concentrations de glace de mer de l'algorithme Team 2 de la NASA ; la concentration de glace de mer et la durée de la saison dans (b-c) sont dérivées à l'aide de l'algorithme GSFC Bootstrap v3.1. Les données de concentration de la glace de mer peuvent être téléchargées à partir du National Snow and Ice Data Center (NSIDC) de l'Université du Colorado-Boulder (http://nsidc.org).

La glace de mer autour de l’antarctique avant 1979 - Contexte à long terme

Interpréter et attribuer les changements et la variabilité de la glace de mer observés autour de l’Antarctique depuis 1979 représente un défi considérable. Cela est dû (entre autres) à la nature hautement variable inhérente à la glace de mer et à la courte durée d’enregistrement des mesures micro-ondes passives par satellite. Cette période peut ne pas être représentative des tendances à long terme et peut ainsi ne pas permettre de caractériser entièrement la variabilité pluri-décennale/interne (Hobbs et al. 2016). Compte tenu de ces facteurs, les reconstitutions à partir de données proxy de l’étendue passée de la glace de mer – qui documentent une période allant du siècle dernier jusqu’à des milliers d’années – sont essentielles pour replacer les données d’observation récentes dans un contexte historique et fournir des informations sur les rétroactions climatiques au sein du système terrestre à des échelles de temps à la fois courtes et longues (Crosta et al. 2022).

En ce qui concerne les cent dernières années environ, les informations proxys provenant des registres historiques de navigation et de pêche à la baleine (par exemple, de la Mare 2009), des données archivées dans les carottes de glace (Curran et al. 2003) et des images instantanées des premiers satellites météorologiques (Gallaher et al. 2014) indiquent une diminution de l’étendue de glace de mer depuis les années 1950 dans la mer de Bellingshausen à l’ouest de la Péninsule Antarctique (Abram et al. 2010). Afin de couvrir plus largement les changements circum-Antarctique et saisonniers, Fogt et al. (2022) ont utilisé des observations de pression et de température pour produire des reconstructions d’ensemble de l’étendue de glace de mer saisonnière de l’Antarctique depuis 1905. Ils montrent que : 1) au cours du 20ème siècle, la période d’observation depuis 1979 est la seule où les quatre saisons montrent des augmentations significatives de la couverture totale/circumpolaire de glace de mer ; et 2) les augmentations observées contrastent avec les diminutions statistiquement significatives observées au cours d’une grande partie du début et du milieu du 20ème siècle.

Pour remonter plus loin dans le temps, les recherches menées dans le cadre du programme PAGES (Past Global Changes) C-SIDE (Cycles of Sea ice Dynamics in the Earth System) se sont concentrées sur des reconstructions des changements de la glace de mer au cours du dernier cycle glaciaire-interglaciaire, obtenues à partir de carottes de glace et de carottes sédimentaires marines (Crosta et al. 2022). Ce cadre temporel plus long inclut l’avant-dernier interglaciaire, lorsque l’Antarctique était environ 2°C plus chaud qu’aujourd’hui – fournissant ainsi un analogue des scénarios de réchauffement climatique futurs. Il permet également d’évaluer le rôle de la glace de mer pendant 1) le début de la glaciation (lorsque l’océan a piégé le carbone) et 2) la déglaciation (lorsque le carbone a été libéré dans l’atmosphère). Crosta et al. (2022) fournissent un examen approfondi de ce que les enregistrements proxy/paléo nous disent sur le changement et la variabilité de la couverture de glace de mer autour de l’Antarctique au cours des 130 000 dernières années.

Projections futures

Au cours des 50 à 100 prochaines années, la répartition (étendue, concentration et saisonnalité), les propriétés et l’épaisseur de la glace de mer autour de l’Antarctique et sa couverture neigeuse (ainsi que leur répartition régionales) continueront d’être étroitement liées aux processus climatiques naturels pluri-décennaux, qui opérent en tandem avec l’augmentation de la température moyenne globale d’origine anthropique. Les taux de réchauffement dans les régions polaires seront surtout plus élevés qu’ailleurs, c’est-à-dire selon une amplification polaire (par exemple, Stuecker et al. 2018).

On s’attend à ce que l’augmentation des concentrations de gaz à effet de serre continue à renforcer les vents d’ouest de l’océan Austral pendant le reste du siècle, ce qui pourrait compenser leur affaiblissement prévu en raison de la reconstitution en cours de l’ozone stratosphérique (Kushner et al. 2001 ; Arblaster et al. 2011). Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre comment les températures de la haute mer (et donc la glace de mer) répondront au renforcement continu des vents d’ouest, car le refroidissement observé jusqu’en 2014 (Zhang et al. 2021) pourrait n’être qu’une réponse initiale à court terme, tandis que la réponse à long terme pourrait être un réchauffement de la haute mer, comme cela a été observé ces dernières années (Sigmond et Fyfe 2014 ; Bitz et Polvani 2012 ; Smith et al. 2012 ; Haumann et al. 2014 ; Ferreira et al. 2015).

On s’attend à ce que le réchauffement des couches supérieures de l’océan contribue à la perte de la glace de mer à long terme pendant le reste de ce siècle, comme en témoigne son rôle apparent dans le retrait rapide et sans précédent de la glace de mer autour de l’Antarctique en 2016 (Meehl et al. 2019 ; Haumann et al. 2020). L’augmentation d’origine anthropique des températures atmosphériques – qui sera d’au moins +1,5°C (mais peut-être jusqu’à +4°C) d’ici la fin du siècle selon des scénarios d’émissions de gaz à effet de serre faibles (élevées) (SROCC 2019) – devrait également entraîner des réductions de l’étendue et du volume de la glace de mer autour de l’Antarctique d’ici 2100. Les modèles climatiques prévoient une diminution de la superficie de la glace de mer qui varie (selon le scénario d’émissions) de 29 % à 90 % en février (étendue de la glace de mer annuelle minimale) et de 15 % à 50 % en septembre (étendue de la glace de mer annuelle maximale) (Roach et al. 2020). Toutefois, les projections actuelles des modèles concernant la glace de mer autour de l’Antarctique présentent une grande incertitude (faible niveau de confiance) (Meredith et al. 2019 ; GIEC 2021). Cela est dû à la combinaison des grandes tendances pluri-décennales qui peuvent être induites par la variabilité naturelle, comme indiqué ci-dessus (Polvani et Smith 2013 ; Zunz et al. 2013 ; Mahlstein et al. 2013), ainsi qu’aux limites dans la capacité des modèles climatiques actuels à simuler la climatologie et la variabilité de la glace de mer observée autour de l’Antarctique, ainsi que ses distributions saisonnières et régionales (Hobbs et al. 2016). Ces limites des modèles sont liées : 1) à l’existence de forçages multiples impliqués dans le changement climatique, associés aux gaz à effet de serre et à l’ozone stratosphérique (Meredith et al. 2019) ; 2) à la résolution grossière des modèles ; et 3) aux lacunes dans la représentation (et notre compréhension) de la dynamique complexe glace-océan-atmosphère, des interactions et des rétroactions qui régissent la formation, la dérive et la fonte de la glace de mer (Notz et Bitz 2017). Parmi les autres facteurs clés se trouvent l’incertitude dans les chutes de neige et les éventuelles précipitations (Webster et al. 2018), les vagues et de la houle en surface de l’océan (et leur rôle à la fois dans la formation et la rupture/fonte de la glace de mer ; Kohout et al. 2014), et les rétroactions produites entre la glace de mer, l’océan et l’atmosphère (Goosse et al. 2018), notamment à travers les différences d’albédo entre la glace et l’océan (Nihashi et Cavalieri 2006) ou associées aux processus biogéochimiques de la glace de mer et aux nuages (Vancoppenolle et al. 2013).

Défis

Les évaluations robustes de la nature et des facteurs de changement de la glace de mer autour de l’Antarctique sont actuellement freinées par le manque d’observations adéquates et de compréhension des processus complexes glace-océan-atmosphère-biosphère, des interactions et des rétroactions entre ces milieux (Polar Research Board et al. 2017 ; Goosse et al. 2018) (voir Glace de mer autour de l’Antarctique #1). Pour combler cette lacune critique, il faut un programme coordonné d’observations transversales intégrées et de long terme de l’environnement de la glace de mer (i.e., du système couplé glace de mer-océan-atmosphère-calotte) – comme le propose le système d’observation de l’océan Austral – SOOS (Newman et al. 2019) – ainsi que des études transversales, expérimentales, se concentrant sur les processus physiques, menées depuis des brise-glace et à différentes périodes de l’année. Les technologies autonomes permettant de mesurer au-dessus et au-dessous de la glace, l’implantation d’instrument sur les mammifères marins et les oiseaux de mer jouent un rôle clé pour faire progresser notre compréhension de l’environnement de la glace de mer. Les données apportées seront aussi fondamentales pour permettre le changement d’échelle entre les observations in situ détaillées (à l’échelle du floe) et les observations satellitaires à grande échelle et à résolution plus grossière (Smith et al. 2019). L’étalonnage et la validation des produits dérivés des satellites pour l’évaluation, par exemple, de l’épaisseur de la glace de mer et de la couverture neigeuse (voir ci-dessous), sont également essentiels étant donné le rôle crucial des satellites dans la mesure et la surveillance régulière, systématique, à grande échelle et sur des périodes prolongées de la glace de mer autour de l’Antarctique (Lubin et Massom 2006).

Si la distribution horizontale à l’échelle circumpolaire de la glace de mer de l’Antarctique est surveillée en continu depuis l’espace depuis 1979, ce n’est pas le cas de l’épaisseur de la glace et de l’épaisseur de sa couverture neigeuse. Les observations (aéroportées, sous la glace et en surface) de l’épaisseur de la glace de mer autour de l’Antarctique et de l’épaisseur de la couverture neigeuse sont beaucoup trop rares pour déterminer si ces variables évoluent dans l’espace et dans le temps (Webster et al. 2018). Cela représente un manque critique de connaissance et compromet gravement la fiabilité des projections des modèles et la capacité de prévision opérationnelle, car l’importance climatique de la glace de mer de l’Antarctique découle en grande partie du volume de glace qui gèle et fond chaque année, l’épaisseur de la neige jouant un rôle clé dans ce processus (voir Glace de mer autour de l’Antarctique #1). De nouvelles estimations à grande échelle de l’épaisseur de la glace de mer autour de l’Antarctique et de l’épaisseur de la neige sont disponibles grâce à l’ensemble des données altimétriques obtenues par satellite, par exemple Kacimi et Kwok (2020), néanmoins aucune tendance d’évolution définitive n’émerge à grande échelle, sachant que les produits satellitaires doivent encore être en partie validés. Des informations précises et durables à grande échelle de l’intensité et du type de précipitations dans la zone couverte par la glace de mer autour de l’Antarctique sont également nécessaires (Webster et al. 2018).

Parallèlement aux défis observationnels, il existe un besoin crucial d’améliorer la représentation de l’environnement de la glace de mer autour de l’Antarctique dans les modèles climatiques, ainsi que la qualité de simulation des changements et de variabilité de la distribution de la glace de mer observés au cours de l’ère satellitaire (Polar Research Board et al. 2017). Il s’agit d’une étape essentielle dans la réduction de l’incertitude actuelle (faible confiance) des projections d’évolution de la nature et des effets du changement de la glace de mer au cours des prochaines décennies en réponse au réchauffement climatique (SROCC 2019). Cela inclut les événements météorologiques extrêmes, qui peuvent avoir un impact important et durable sur le système couplé physique-écologique-biogéochimique de la glace de mer (par exemple, Massom et al. 2006),  et qui sont susceptibles de devenir plus fréquents avec le réchauffement climatique (GIEC 2022).

Une meilleure modélisation régionale couplée à haute résolution est également nécessaire pour développer une capacité de prévision opérationnelle précise de la glace de mer (couvrant les échelles synoptique/quotidienne à saisonnière) afin de soutenir une navigation et des opérations sûres et efficaces dans les océans qui entourent l’antarctique. La modélisation à haute résolution est également cruciale pour les études de cas des processus, comme dans les environnements côtiers, de faible extension mais complexes et immensément importants en Antarctique, et indispensables pour des études d’attribution des changements observés (par exemple, Kusahara et al. 2018).

  • La couverture totale de glace de mer autour de l’Antarctique a jusqu’à récemment (2016) montré une tendance générale à la hausse qui contraste fortement avec la tendance à la baisse dans l’océan Arctique.
  • Cette tendance à l’échelle circumpolaire est toutefois marquée par des variations régionales et saisonnières très variables, avec des tendances régionales contrastées en ce qui concerne l’étendue de la glace de mer, les dates d’avancée et de recul de la glace de mer et la durée de la saison des glaces autour de l’Antarctique.
  • De 2013 à 2022, l’étendue de la glace de mer autour de l’Antarctique a connu des changements rapides et inattendus, marqués d’abord par une augmentation jusqu’à des valeurs records hauts (2013 à mi-2015) puis par une diminution rapide (de fin 2016 à aujourd’hui).
  • De nombreux facteurs individuels clés à l’origine du changement et de la variabilité de la glace de mer autour de l’Antarctique sont assez bien connus, mais les interactions entre les différents processus le sont moins en raison des rétroactions complexes impliquant non seulement la glace de mer et sa couverture neigeuse, mais aussi l’océan, l’atmosphère, la calotte de glace (mais aussi les processus biogéochimiques).
  • Les principales lacunes actuelles en matière de connaissances concernent la répartition et l’évolution à grande échelle de l’épaisseur (et du volume) de la glace de mer de l’Antarctique et de sa couverture neigeuse.
  • Les projections des modèles s’accordent généralement pour dire qu’au cours des 50 à 100 prochaines années, la glace de mer diminuera autour de l’Antarctique, ce qui aura des conséquences affectant les processus physiques et biologiques pour la région polaire et au-delà (par exemple, pour le climat mondial, l’élévation du niveau de la mer et les écosystèmes). Cependant, il existe actuellement une grande incertitude quant à l’ampleur, la distribution régionale, la saisonnalité et la chronologie des changements futurs de la couverture et des propriétés de la glace de mer autour de l’Antarctique.
  • Il est essentiel de replacer l’évolution observée de la glace de mer (depuis 1979) dans un contexte de plus long terme (historique), à la fois pour interpréter les changements et la variabilité récents et pour améliorer notre compréhension des rétroactions à court et à long terme, notamment leur influence sur le système climatique global et les écosystèmes (voir Glace de mer autour de l’Antarctique #2).

Other information:

  1. Abram, N. J. and Coauthors, 2010: Ice core evidence for a 20th century decline of sea ice in the Bellingshausen Sea, Antarctica. J. Geophys. Res., https://doi.org/10.1029/2010JD014644 (2010).
  2. Abram, N. J., E. R. Thomas, J. R. McConnell, R. Mulvaney, T. J. Bracegirdle, L. C. Sime, and A. J. Aristarain, 2010: Ice core evidence for a 20th century decline of sea ice in the Bellingshausen Sea, Antarctica. J. Geophys. Res., 115, https://doi.org/10.1029/2010JD014644.
  3. Aiken, C. M., and M. H. England, 2008: Sensitivity of the Present-Day Climate to Freshwater Forcing Associated with Antarctic Sea Ice Loss. J. Clim., 21, 3936–3946, https://doi.org/10.1175/2007JCLI1901.1.
  4. Arblaster, J. M., and G. A. Meehl, 2006: Contributions of external forcings to southern annular mode trends. J. Clim., 19, 2896–2905.
  5. Arblaster, J. M., G. A. Meehl, and D. J. Karoly, 2011: Future climate change in the Southern Hemisphere: Competing effects of ozone and greenhouse gases: SH CLIMATE CHANGE-OZONE VERSUS GHGS. Geophys. Res. Lett., 38, n/a-n/a, https://doi.org/10.1029/2010GL045384.
  6. Armour, K. C., and C. M. Bitz, 2015: Observed and projected trends in Antarctic sea ice. US Clivar Variations, 13, 12–19.
  7. Bintanja, R., G. J. van Oldenborgh, S. S. Drijfhout, B. Wouters, and C. A. Katsman, 2013: Important role for ocean warming and increased ice-shelf melt in Antarctic sea ice expansion. Nat. Geosci., 6, 376–379, https://doi.org/10.1038/ngeo1767.
  8. Bitz, C. M., and L. M. Polvani, 2012: Antarctic climate response to stratospheric ozone depletion in a fine resolution ocean climate model. Geophys. Res. Lett., 39, 2012GL053393, https://doi.org/10.1029/2012GL053393.
  9. Clem, K. R., J. A. Renwick, and J. McGregor, 2017: Large-Scale Forcing of the Amundsen Sea Low and Its Influence on Sea Ice and West Antarctic Temperature. J. Clim., 30, 8405–8424, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-16-0891.1.
  10. Comiso, J. C., R. A. Gersten, L. V. Stock, J. Turner, G. J. Perez, and K. Cho, 2017: Positive Trend in the Antarctic Sea Ice Cover and Associated Changes in Surface Temperature. J. Clim., 30, 2251–2267, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-16-0408.1.
  11. Crocker, G., and P. Wadhams, 1989: “Modelling Antarctic fast-ice growth.” Journal of Glaciology, 35, 3-8.
  12. Crosta, X., and Coauthors, 2022: Antarctic sea ice over the past 130,000 years, Part 1: A review of what proxy records tell us. Proxy Use-Development-Validation/Marine Archives/Pleistocene,.
  13. Curran, M. A. J., T. D. van Ommen, V. I. Morgan, K. L. Phillips, and A. S. Palmer, 2003: Ice Core Evidence for Antarctic Sea Ice Decline Since the 1950s. Science, 302, 1203–1206, https://doi.org/10.1126/science.1087888.
  14. de la Mare, W. K., 2009: Changes in Antarctic sea ice extent from direct historical observations and whaling records. Clim. Change, 92, 461–493, https://doi.org/10.1007/s10584-008-9473-2.
  15. Eayrs, C., X. Li, M. N. Raphael, and D. M. Holland, 2021: Rapid decline in Antarctic sea ice in recent years hints at future change. Nat. Geosci., 14, 460–464, https://doi.org/10.1038/s41561-021-00768-3.
  16. England, M. R., L. M. Polvani, K. L. Smith, L. Landrum, and M. M. Holland, 2016: Robust response of the Amundsen Sea Low to stratospheric ozone depletion: OZONE EFFECT ON THE ASL. Geophys. Res. Lett., 43, 8207–8213, https://doi.org/10.1002/2016GL070055.
  17. Ferreira, D., J. Marshall, C. M. Bitz, S. Solomon, and A. Plumb, 2015: Antarctic Ocean and Sea Ice Response to Ozone Depletion: A Two-Time-Scale Problem. J. Clim., 28, 1206–1226, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-14-00313.1.
  18. Fogt, R. L., and E. A. Zbacnik, 2014: Sensitivity of the Amundsen Sea Low to Stratospheric Ozone Depletion. J. Clim., 27, 9383–9400, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-13-00657.1.
  19. ——, A. M. Sleinkofer, M. N. Raphael, and M. S. Handcock, 2022: A regime shift in seasonal total Antarctic sea ice extent in the twentieth century. Nat. Clim. Change, 12, 54–62, https://doi.org/10.1038/s41558-021-01254-9.
  20. Fraser, A. D., and Coauthors, 2019: Landfast ice controls on sea ice production in the Cape Darnley Polynya: A case study. Remote Sens. Environ., 233, 111315, https://doi.org/10.1016/j.rse.2019.111315.
  21. ——, R. A. Massom, K. I. Ohshima, S. Willmes, P. J. Kappes, J. Cartwright, and R. Porter-Smith, 2020: High-resolution mapping of circum-Antarctic landfast sea ice distribution, 2000–2018. Earth Syst. Sci. Data, 12, 2987–2999, https://doi.org/10.5194/essd-12-2987-2020.
  22. Gallaher, D. W., G. G. Campbell, and W. N. Meier, 2014: Anomalous Variability in Antarctic Sea Ice Extents During the 1960s With the Use of Nimbus Data. IEEE J. Sel. Top. Appl. Earth Obs. Remote Sens., 7, 881–887, https://doi.org/10.1109/JSTARS.2013.2264391.
  23. Goosse, H., and V. Zunz, 2014: Decadal trends in the Antarctic sea ice extent ultimately controlled by ice–ocean feedback. The Cryosphere, 8, 453–470, https://doi.org/10.5194/tc-8-453-2014.
  24. Goosse, H., and Coauthors, 2018: Quantifying climate feedbacks in polar regions. Nat. Commun., 9, 1919, https://doi.org/10.1038/s41467-018-04173-0.
  25. Haumann, F. A., D. Notz, and H. Schmidt, 2014: Anthropogenic influence on recent circulation‐driven Antarctic sea ice changes. Geophys. Res. Lett., 41, 8429–8437, https://doi.org/10.1002/2014GL061659.
  26. ——, N. Gruber, and M. Münnich, 2020: Sea‐Ice Induced Southern Ocean Subsurface Warming and Surface Cooling in a Warming Climate. AGU Adv., 1, https://doi.org/10.1029/2019AV000132.
  27. Hobbs, W. R., R. Massom, S. Stammerjohn, P. Reid, G. Williams, and W. Meier, 2016: A review of recent changes in Southern Ocean sea ice, their drivers and forcings. Glob. Planet. Change, 143, 228–250, https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2016.06.008.
  28. Holland, P. R., 2014: The seasonality of Antarctic sea ice trends. Geophys. Res. Lett., 41, 4230–4237, https://doi.org/10.1002/2014GL060172.
  29. ——, and R. Kwok, 2012: Wind-driven trends in Antarctic sea ice drift. Nat. Geosci., 5, 872–875, https://doi.org/10.1038/ngeo1627.
  30. IPCC, 2021: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis, Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson- Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S. L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M. I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T. K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu and B. Zhou (Eds.)]. Cambridge University Press. In Press.
  31. IPCC, 2022: Summary for Policymakers [H.-O. Pörtner, D.C. Roberts, E.S. Poloczanska, K. Mintenbeck, M. Tignor, A. Alegría, M. Craig, S. Langsdorf, S. Löschke, V. Möller, A. Okem (Eds.)]. In: Climate Change 2022: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [H.-O. Pörtner, D.C. Roberts, M. Tignor, E.S. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Craig, S. Langsdorf, S. Löschke, V. Möller, A. Okem, B. Rama (Eds.)]. Cambridge University Press. In Press.
  32. Kacimi, S., and R. Kwok, 2020: The Antarctic sea ice cover from ICESat-2 and CryoSat-2: freeboard, snow depth, and ice thickness. The Cryosphere, 14, 4453–4474, https://doi.org/10.5194/tc-14-4453-2020.
  33. Kohout, A. L., M. J. M. Williams, S. M. Dean, and M. H. Meylan, 2014: Storm-induced sea ice breakup and the implications for ice extent. Nature, 509, 604–607, https://doi.org/10.1038/nature13262.
  34. Kusahara, K., P. Reid, G. D. Williams, R. Massom, and H. Hasumi, 2018: An ocean-sea ice model study of the unprecedented Antarctic sea ice minimum in 2016. Environ. Res. Lett., 13, 084020, https://doi.org/10.1088/1748-9326/aad624.
  35. Kushner, P. J., I. M. Held, and T. L. Delworth, 2001: Southern Hemisphere Atmospheric Circulation Response to Global Warming. J. Clim., 14, 2238–2249, https://doi.org/10.1175/1520-0442(2001)014<0001:SHACRT>2.0.CO;2.
  36. Lefebvre, W., 2004: Influence of the Southern Annular Mode on the sea ice–ocean system. J. Geophys. Res., 109, https://doi.org/10.1029/2004JC002403.
  37. Li, X., D. M. Holland, E. P. Gerber, and C. Yoo, 2014: Impacts of the north and tropical Atlantic Ocean on the Antarctic Peninsula and sea ice. Nature, 505, 538–542, https://doi.org/10.1038/nature12945.
  38. ——, and Coauthors, 2021: Tropical teleconnection impacts on Antarctic climate changes. Nat. Rev. Earth Environ., 2, 680–698, https://doi.org/10.1038/s43017-021-00204-5.
  39. Liu, J., and J. A. Curry, 2010: Accelerated warming of the Southern Ocean and its impacts on the hydrological cycle and sea ice. Proc. Natl. Acad. Sci., 107, 14987–14992, https://doi.org/10.1073/pnas.1003336107.
  40. Lubin, D., and R. Massom, 2006: Polar Remote Sensing. Volume 1: Atmosphere and Oceans. Springer/Praxis, Chichester, UK, and Berlin, Germany, 756 pp, https://doi.org/10.1007/3-540-30785-0.
  41. Mahlstein, I., P. R. Gent, and S. Solomon, 2013: Historical Antarctic mean sea ice area, sea ice trends, and winds in CMIP5 simulations: ANTARCTIC SEA ICE IN CMIP5 SIMULATIONS. J. Geophys. Res. Atmospheres, 118, 5105–5110, https://doi.org/10.1002/jgrd.50443.
  42. Maksym, T., 2019: Arctic and Antarctic Sea Ice Change: Contrasts, Commonalities, and Causes. Annu. Rev. Mar. Sci., 11, 187–213, https://doi.org/10.1146/annurev-marine-010816-060610.
  43. Massom, R., K. Hill, C. Barbraud, N. Adams, A. Ancel, L. Emmerson, and M. Pook, 2009: Fast ice distribution in Adélie Land, East Antarctica: interannual variability and implications for emperor penguins Aptenodytes forsteri. Mar. Ecol. Prog. Ser., 374, 243–257, https://doi.org/10.3354/meps07734.
  44. Massom, R. A., and Coauthors, 2006: Extreme Anomalous Atmospheric Circulation in the West Antarctic Peninsula Region in Austral Spring and Summer 2001/02, and Its Profound Impact on Sea Ice and Biota. J. Clim., 19, 3544–3571, https://doi.org/10.1175/JCLI3805.1.
  45. ——, S. E. Stammerjohn, W. Lefebvre, S. A. Harangozo, N. Adams, T. A. Scambos, M. J. Pook, and C. Fowler, 2008: West Antarctic Peninsula sea ice in 2005: Extreme ice compaction and ice edge retreat due to strong anomaly with respect to climate. J. Geophys. Res., 113, C02S20, https://doi.org/10.1029/2007JC004239.
  46. ——, A. B. Giles, H. A. Fricker, R. C. Warner, B. Legrésy, G. Hyland, N. Young, and A. D. Fraser, 2010: Examining the interaction between multi-year landfast sea ice and the Mertz Glacier Tongue, East Antarctica: Another factor in ice sheet stability? J. Geophys. Res., 115, C12027, https://doi.org/10.1029/2009JC006083.
  47. ——, T. A. Scambos, L. G. Bennetts, P. Reid, V. A. Squire, and S. E. Stammerjohn, 2018: Antarctic ice shelf disintegration triggered by sea ice loss and ocean swell. Nature, 558, 383–389, https://doi.org/10.1038/s41586-018-0212-1.
  48. Mazloff, M. R., and Coauthors, 2017: Southern Ocean [in ’State of the Climate in 2016’]. Bull. Amer. Meteor. Soc., S166–S167, https://doi:10.1175/2017BAMSStateoftheClimate.1.
  49. Meehl, G. A., J. M. Arblaster, C. M. Bitz, C. T. Y. Chung, and H. Teng, 2016: Antarctic sea ice expansion between 2000 and 2014 driven by tropical Pacific decadal climate variability. Nat. Geosci., 9, 590–595, https://doi.org/10.1038/ngeo2751.
  50. ——, ——, C. T. Y. Chung, M. M. Holland, A. DuVivier, L. Thompson, D. Yang, and C. M. Bitz, 2019: Sustained ocean changes contributed to sudden Antarctic sea ice retreat in late 2016. Nat. Commun., 10, 14, https://doi.org/10.1038/s41467-018-07865-9.
  51. Meredith, E. P., U. Ulbrich, and H. W. Rust, 2019: The Diurnal Nature of Future Extreme Precipitation Intensification. Geophys. Res. Lett., 46, 7680–7689, https://doi.org/10.1029/2019GL082385.
  52. Newman, L., and Coauthors, 2019: Delivering Sustained, Coordinated, and Integrated Observations of the Southern Ocean for Global Impact. Front. Mar. Sci., 6, 433, https://doi.org/10.3389/fmars.2019.00433.
  53. Nihashi, S., and D. J. Cavalieri, 2006: Observational evidence of a hemispheric-wide ice–ocean albedo feedback effect on Antarctic sea ice decay. J. Geophys. Res., 111, C12001, https://doi.org/10.1029/2005JC003447.
  54. Notz, D., and C. M. Bitz, 2017: Sea ice in Earth system models. Sea Ice, John Wiley & Sons, Ltd, 304–325.
  55. Parkinson, C. L., 2019: A 40-y record reveals gradual Antarctic sea ice increases followed by decreases at rates far exceeding the rates seen in the Arctic. Proc. Natl. Acad. Sci., 116, 14414–14423, https://doi.org/10.1073/pnas.1906556116.
  56. Perovich, D., and Coauthors, 2020: Arctic Report Card 2020: Sea Ice. https://doi.org/10.25923/N170-9H57.
  57. Polar Research Board, Ocean Studies Board, Division on Earth and Life Studies, and National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine, 2017: Antarctic Sea Ice Variability in the Southern Ocean-Climate System: Proceedings of a Workshop. A. Macalady and K. Thomas, Eds. National Academies Press,.
  58. Polvani, L. M., and K. L. Smith, 2013: Can natural variability explain observed Antarctic sea ice trends? New modeling evidence from CMIP5: ANTARCTIC SEA ICE VARIABILITY AND TRENDS. Geophys. Res. Lett., 40, 3195–3199, https://doi.org/10.1002/grl.50578.
  59. ——, D. W. Waugh, G. J. P. Correa, and S.-W. Son, 2011: Stratospheric Ozone Depletion: The Main Driver of Twentieth-Century Atmospheric Circulation Changes in the Southern Hemisphere. J. Clim., 24, 795–812, https://doi.org/10.1175/2010JCLI3772.1.
  60. Purich, A., and M. H. England, 2019: Tropical Teleconnections to Antarctic Sea Ice During Austral Spring 2016 in Coupled Pacemaker Experiments. Geophys. Res. Lett., 46, 6848–6858, https://doi.org/10.1029/2019GL082671.
  61. Raphael, M. N., and Coauthors, 2016: The Amundsen Sea Low: Variability, Change, and Impact on Antarctic Climate. Bull. Am. Meteorol. Soc., 97, 111–121, https://doi.org/10.1175/BAMS-D-14-00018.1.
  62. Reid, P. and R. A. Massom, 2015: Successive Antarctic sea ice extent records during 2012, 2013, and 2014 [in ‘State of the Climate in 2014’], Bulletin of the American Meteorological Society, 96, (7) pp. S163-S164.
  63. Reid, P., R. A. Massom, S. Stammerjohn, S. Barreira, J. L. Lieser, and T. Scambos, 2016: Sea ice extent, concentration, and duration [in ’State of the Climate in 2015’]. Bull. Amer. Meteor. Soc., S163–S166, https://doi.org/DOI:10.1175/2016BAMSStateoftheClimate.1.
  64. Reid, P., S. Stammerjohn, R. A. Massom, S. Barreira, T. Scambos, and J. L. Lieser, In press: Sea ice extent, concentration, and seasonality [in ’State of the Climate in 2021’]. Bull. Amer. Meteor. Soc.
  65. Roach, L. A., and Coauthors, 2020: Antarctic Sea Ice Area in CMIP6. Geophys. Res. Lett., 47, https://doi.org/10.1029/2019GL086729.
  66. Schlosser, E., F. A. Haumann, and M. N. Raphael, 2018: Atmospheric influences on the anomalous 2016 Antarctic sea ice decay. The Cryosphere, 12, 1103–1119, https://doi.org/10.5194/tc-12-1103-2018.
  67. Serreze, M. C., and W. N. Meier, 2019: The Arctic’s sea ice cover: trends, variability, predictability, and comparisons to the Antarctic. Ann. N. Y. Acad. Sci., 1436, 36–53, https://doi.org/10.1111/nyas.13856.
  68. Sigmond, M., and J. C. Fyfe, 2014: The Antarctic Sea Ice Response to the Ozone Hole in Climate Models. J. Clim., 27, 1336–1342, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-13-00590.1.
  69. Smith, G. C., and Coauthors, 2019: Polar Ocean Observations: A Critical Gap in the Observing System and Its Effect on Environmental Predictions From Hours to a Season. Front. Mar. Sci., 6, 429, https://doi.org/10.3389/fmars.2019.00429.
  70. Smith, K. L., L. M. Polvani, and D. R. Marsh, 2012: Mitigation of 21st century Antarctic sea ice loss by stratospheric ozone recovery. Geophys. Res. Lett., 39, 2012GL053325, https://doi.org/10.1029/2012GL053325.
  71. SROCC, 2019: IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate [H.- O. Pörtner, D.C. Roberts, V. Masson-Delmotte, P. Zhai, M. Tignor, E. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Nicolai, A. Okem, J. Petzold, B. Rama, N.M. Weyer (eds.)]. In press.
  72. Stammerjohn, S., and T. Maksym, 2017: Gaining (and losing) Antarctic sea ice: variability, trends and mechanisms. Sea Ice, John Wiley & Sons, Ltd, 261–289.
  73. ——, R. Massom, D. Rind, and D. Martinson, 2012: Regions of rapid sea ice change: An inter-hemispheric seasonal comparison: REGIONS OF RAPID SEA ICE CHANGE. Geophys. Res. Lett., 39, n/a-n/a, https://doi.org/10.1029/2012GL050874.
  74. Stuecker, M. F., and Coauthors, 2018: Polar amplification dominated by local forcing and feedbacks. Nat. Clim. Change, 8, 1076–1081, https://doi.org/10.1038/s41558-018-0339-y.
  75. Swart, N. C., and J. C. Fyfe, 2013: The influence of recent Antarctic ice sheet retreat on simulated sea ice area trends: ANTARCTIC SEA ICE TRENDS. Geophys. Res. Lett., 40, 4328–4332, https://doi.org/10.1002/grl.50820.
  76. Tamura, T., G. D. Williams, A. D. Fraser, and K. I. Ohshima, 2012: Potential regime shift in decreased sea ice production after the Mertz Glacier calving. Nat. Commun., 3, 826, https://doi.org/10.1038/ncomms1820.
  77. Thompson, D. W. J., S. Solomon, P. J. Kushner, M. H. England, K. M. Grise, and D. J. Karoly, 2011: Signatures of the Antarctic ozone hole in Southern Hemisphere surface climate change. Nat. Geosci., 4, 741–749, https://doi.org/10.1038/ngeo1296.
  78. Turner, J., and Coauthors, 2009: Non‐annular atmospheric circulation change induced by stratospheric ozone depletion and its role in the recent increase of Antarctic sea ice extent. Geophys. Res. Lett., 36, https://doi.org/10.1029/2009GL037524.
  79. ——, J. S. Hosking, G. J. Marshall, T. Phillips, and T. J. Bracegirdle, 2016: Antarctic sea ice increase consistent with intrinsic variability of the Amundsen Sea Low. Clim. Dyn., 46, 2391–2402, https://doi.org/10.1007/s00382-015-2708-9.
  80. ——, T. Phillips, G. J. Marshall, J. S. Hosking, J. O. Pope, T. J. Bracegirdle, and P. Deb, 2017: Unprecedented springtime retreat of Antarctic sea ice in 2016: The 2016 Antarctic Sea Ice Retreat. Geophys. Res. Lett., 44, 6868–6875, https://doi.org/10.1002/2017GL073656.
  81. ——, and Coauthors, 2020: Recent Decrease of Summer Sea Ice in the Weddell Sea, Antarctica. Geophys. Res. Lett., 47, https://doi.org/10.1029/2020GL087127.
  82. Vancoppenolle, M., and Coauthors, 2013: Role of sea ice in global biogeochemical cycles: emerging views and challenges. Quat. Sci. Rev., 79, 207–230, https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2013.04.011.
  83. Wang, G., H. H. Hendon, J. M. Arblaster, E.-P. Lim, S. Abhik, and P. van Rensch, 2019: Compounding tropical and stratospheric forcing of the record low Antarctic sea ice in 2016. Nat. Commun., 10, 13, https://doi.org/10.1038/s41467-018-07689-7.
  84. Webster, M., and Coauthors, 2018: Snow in the changing sea ice systems. Nat. Clim. Change, 8, 946–953, https://doi.org/10.1038/s41558-018-0286-7.
  85. Zhang, J., 2014: Modeling the Impact of Wind Intensification on Antarctic Sea Ice Volume. J. Clim., 27, 202–214, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-12-00139.1.
  86. Zhang, X., C. Deser, and L. Sun, 2021: Is There a Tropical Response to Recent Observed Southern Ocean Cooling? Geophys. Res. Lett., 48, https://doi.org/10.1029/2020GL091235.
  87. Zunz, V., H. Goosse, and F. Massonnet, 2013: How does internal variability influence the ability of CMIP5 models to reproduce the recent trend in Southern Ocean sea ice extent? The Cryosphere, 7, 451–468, https://doi.org/10.5194/tc-7-451-2013.

NASA Earth Observatory “World of Change: Antarctic Sea Ice”

National Snow and Ice Data Center: Learn Centre

NASA Earth Sciences: Current State of Sea Ice Cover

Discovering Antarctica: The Marine Environment

Australian Antarctic Program: Southern Ocean Observing System

Annual assessments of Antarctic sea ice in annual BAMS State of the Climate Reports

IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate

Past Global Changes: C-SIDE – Cycles of Sea-Ice Dynamics in the Earth system