Un vent à faire muer les dragons! /A wind to make the dragon shed its skin!

En Français ci-dessous!

  

In English:

While our icebreaker is heading to Terra Nova Bay, we enjoy each day the amazing sceneries of the Antarctic winter even though the hours of lights are strongly declining. This Sunday 26^th of April was a big day, because for the first time (for most of us) we saw  “dragon skin ice” (see photo below) and that has attracted a lot of attention and discussions over the last week. Even Jean-Louis who has ben more than 20 times to Antarctica had never seen it before, so he was especially exited to go on the ice and sample it. The tricky question is how is this ice formed and where does it come from? These are important points, because one goal of this expedition is to quantify the amount of ice exported from the Polynia and understanding how each type of ice is formed is the very first step to answer these questions.

Here an explanation written by Jean-Louis: “Polynias are permanent open water areas within the sea ice cover, generally located in coastal areas. They persist because of the frequent very strong and cold winds that flow down the slope of the ice sheets that we call “katabatic winds”. Our first polynya of interest will be the “Terra Nova Bay polynya”. Because of those strong katabatic winds, individual ice crystals (frazil ice) form in extremely large quantities at all times, and are quickly blown away to the open ocean, at least over a distance of a few tens of kilometers, where the katabatic winds loose their strength. During periods of quieter winds, however, frazil ice crystals will conglomerate and form thin pancakes. These will quickly be partly broken up by the next strong wind event (sometimes above 120 km an hour) and strongly pushed against and on top of the ice at the rim of the polynya, resulting in the so-called “dragon skin” sea ice we observed.

Oceanographically, ice formation in the polynyas is an extremely important process! Since ice rejects a fair amount of salts (nearly 90 %) in the water below, the latter becomes more saline and denser, and will sink to become Antarctic Bottom Waters, a major component of the Global oceanic conveyor belt. Also, the ice formed in the polynya is entrained by wind and currents to form a vast “plume” of “fresh water” (compared to sea water), in our case to the Northeast of the Terra Nova Bay polynya.”

We have sailed in the “dragon skin ice” for miles and miles making us more and more excited to go on the ice and sample it to try to understand how it is formed and how do the climatic gases and trace metal behave in such ice.  The problem is that such ice is quite thin and fragile, so it is very complicated to find a safe way to sample it. The best manner is to be transported with our material on a man basket from the bow to the ice (see photos). For such a deployment, the ship should be able to stabilize and stay within an ice floe without breaking it and that is a complicated operation in such thin ice. Our first attempt was very successful, but more time passed, more the conditions became difficult and we often had to wait long hours, swimming and fermenting in our mustang suits before being allowed to go on the ice. That is frustrating, but the Belgian team keeps the good mood and even though we are sometimes very tired, humor is always our best friend and we stay a very close and united team.

During one of the latest basket station, after having waited for many hours, we finally got on the ice to drill and the atmosphere was very peaceful down there. However, after about 20 minutes on the ice, the chief mate identified a very large crack in the ice coming towards us so he screamed in the radio that we had to evacuate the ice immediately. In 30 seconds we were back on the basket lifted up in the air and we could see the crack coming towards our ice drilling location. On the moment, I did not have time to be afraid, but it is afterward that I realized what could have happened and it did not give me a good feeling. Safety always goes first, thus we have now other rules and when the ice is too thin, we have to sample from the basket that is not so handy, but we do what we can. It is often very difficult to find a balance between safety and the passion for Science, but the Antarctic Support group does everything to let us work in the best conditions possible.

This week, we have also experience terrific katabatic wind events, with about 120km/h of wind and extremely low wind chill. I have tried to go outside for a minute, but it was quasi impossible to stand, even with my warm gears because the wind would just freeze our faces at once. These extreme conditions made me think of the early explorers and scientists who sailed to Antarctica without much equipment, without maps and without any communication possible with their close ones. How could they survive in the winter in such a harsh environment? I especially think about the Belgian team of Adrien Gerlache. They were the first scientific team who stayed over the winter in Antarctica at the end of the 19^th century on board the ship “La Belgica” (see photo). They became blocked in the sea ice in the Bellinghausen Sea with very little food and no warm gears. I wonder how most of the team managed to survive. Sometimes I think I would have love to live during this time when everything was still to be discovered, but I also know that back then no woman would have been accepted on board nor in Antarctica. All of these made me think a lot about what we are experiencing now and about the evolution of science. I feel very lucky to live the present moments.

After all these thoughts and emotions, we have decided to go to less dangerous activities as sewing our torn gears (see pictures)! Fanny and I were impressed by the sewing skills of Jean-Louis and Bruno, what a good team!

Now it is here the 5^th of May at 1:30am (4^th of May at 15h30 in Belgium) and after a long day, I will send away this article hoping you will appreciate it. I have just received an happy birthday email that warmed my heart and reminded me that it is indeed my birthday today! I will tell you more about my birthday in Antarctica in a next blog.

In the mean time, I let you appreciate the nice Antarctic sceneries and I wish you all the best.

Thanks for following us and do not hesitate to write to me/us: celia.sapart.guest(a)nbp.usap.gov (replace (a) by @).

Hugs from Antarctica!

Célia

En Français

Alors que notre brise-glace continue sa route vers le Sud en direction de la baie de Terra Nova, c’est chaque jour émerveillés que nous sortons observer ces paysages de glace plus grandioses et surprenants les uns que les autres.  Mais ce dimanche 26 avril, ce fut l’apothéose! Jean-Louis qui travaillait dans sa chambre froide sur le pont arrière du bateau a vu que nous arrivions dans de la « dragon skin ice » (glace en peau de dragon), une glace très rare que même lui malgré ses nombreuses missions en Antarctique n’avait jamais vu.  Nous étions donc tous sur le qui-vive et c’est avec beaucoup d’excitation que nous l’avons observée et photographiée pendant les quelques heures (3-4h) de jour que le soleil nous offre encore. Par chance, le temps était au beau fixe et les paysages semblaient venir d’un autre monde.

La dragon skin ice à tribord (photo prise par Sarah Searson) / The dragon skin ice  at starboard (a picture taken by Sarah Searson)

Vue sur l’arrière du bateau avec la dragon skin ice et le sillage du bateau qui regèle instantanément derrière nous (une photo prise par Fanny)/View from the aft of the ship with dragon skin ice and the ship track which refreezes instantaneously after our passage (a picture taken by Fanny)

Gros plan sur la dragon skin ice/ Close view on the dragon skin ice

Un paysage de dragon skin ice avec le continent Antarctique en arrière-plan / A scenery of dragon skin ice with the Antarctic continent at the background

Evidemment, la science nous a vite rattrapés et de longues discussions et réflexions ont commencé pour comprendre comment cette glace se formait. Plusieurs hypothèses ont été avancées. La « dragon skin ice » représente une accumulation de pancakes à la sortie des polynies. Les polynies sont des zones d’eau libre proches des côtes où la glace se forme du fait des forts vents (vents catabatiques) qui descendent depuis la calotte glaciaire vers la mer. Ces vents très froids vont refroidir la surface de l’eau pour former des cristaux de glace (le frazil) et quand les vents diminuent, ces cristaux vont s’accumuler pour former des pancakes de glace (voir mon article « des pancakes à la mélasse » pour plus de détails). Ces pancakes vont ensuite être transportés vers le large dès que les vents reprennent en force et ils pourraient s’y accumuler les uns sur les autres où venir  s’empiler sur de la glace préexistante. Un des buts de notre expédition est d’estimer la quantité de glace formée dans ces zones de polynies (« les usines à glace »), car cela est crucial si l’on veut comprendre les interactions entre la banquise et le climat. Il est donc essentiel de comprendre comment la glace se forme et surtout la « dragon skin ice », car elle est certainement le résultat d’une accumulation de ce qui se forme dans ces polynies. Nous étions donc prêts à sauter sur la glace pour aller investiguer tout cela et faire du carottage, car c’est en étudiant la structure et les propriétés physiques de la glace que nous pouvons savoir d’où elle vient et comment elle s’est formée. Cela est la grande spécialité de Jean-Louis donc tout le monde attendait sur lui pour en savoir plus.

Le problème est qu’il est très compliqué d’aller directement sur la « dragon skin ice » qui est assez fine, donc il a fallu naviguer un certains temps pour que le capitaine nous donne enfin la permission d’y descendre. Cette glace est très fragile, donc le bateau ne peut pas s’y arrêter longtemps, nous devons donc être déposés sur la glace grâce à un panier qui nous transporte, ainsi que notre matériel depuis la proue jusqu’à la glace, 12m plus bas.

Station depuis le panier pour forer des carottes de glace. Ici avec Jean-Louis, Gauthier et à droite, Carmen, le technicien marin / Basket station to drill sea ice. Here with Jean-Louis, Gauthier and Carmen, one of the marine technician

Dès que les carottes de glace furent extraites, Jean-Louis a commencé son travail assidu en chambre froide. Une grande partie de son travail est de découper la glace à différentes profondeurs et d’en faire des lames minces (<1mm) de glace qu’il observe avec un système optique qui permet d’identifier les différents types de cristaux. L’image ci-dessous vous donne une idée de ce que cela donne.

Photo de lames minces de glace verticales observées à travers un polariseur afin de faire ressortir les cristaux de glace de différentes couleurs selon leur orientation/ Picture of vertical  thin slices of ice observed through a polariser to identify the orientation of the ice crystals

Ses premières observations semblent montrer que cette « dragon skin ice » est bien une accumulation de pancakes qui représentent des accumulations de nombreux cristaux de frazil (les points de toutes les couleurs sur la photo ci-dessus). Néanmoins, à la base, on observe des longs cristaux qui croient de manière plus verticale. Ils sont la signature d’une glace en croissance.  Nous sommes donc certainement en présence de pancakes provenant des polynies empilés les uns sur les autres, mais avec à la base une couche de glace/frazil encore en croissance.

Il nous reste donc maintenant à vérifier cette hypothèse à plus grande échelle et à comprendre le rôle de la formation de cette glace sur les courants marins et le climat en y étudiant, les gaz climatiques et les métaux en trace qu’elle regorge. C’est donc en croisade que nous sommes partis pour convaincre le capitaine de nous laisser échantillonner cette glace malgré les intempéries et le fait qu’elle est souvent trop fine pour que nous puissions y marcher.  La seule solution est de nous descendre avec le panier et de rester sur le panier ou juste à côté pour échantillonner, car impossible d’aller marcher sur cette glace. Mais le problème est que nous nous approchons des côtes de l’Antarctique et donc les vents catabatiques (descendant de la calotte glaciaire de l’Antarctique) sont de plus en plus puissants, ce qui nous empêchent souvent de pouvoir sortir. Nous avons mesuré des  vitesses de vent jusqu’à 120km/h et des températures ressentis en dessous de -55°C. C’est dans ces moments-là, en essayant de tenir debout plus d’une minute sur le pont extérieur que j’ai pensé longuement aux explorateurs des siècles passés. A ceux qui sans équipement, sans carte précise et sans moyen de communications ont conquis l’Antarctique et ont parfois du passer des hivers entiers pris dans les glaces dans ces conditions inimaginables. On pense bien sûr à l’équipe belge d’Adrien Gerlache qui a été la toute première équipe scientifique à hiverner en Antarctique à bord de La Belgica à la fin du 19^ème siècle. Ils ont été pris dans les glaces de la mer de Bellinghausen et ont été obligés d’y passer l’hiver dans des conditions inhumaines. Malgré le froid, le manque de nourriture et le scorbut, la plupart des équipiers ont survécu. Bruno connaît très bien l’histoire des grands explorateurs de l’Antarctique et il est un très bon narrateur, donc Fanny et moi sommes passionnées par ses récits. Par moment, je me dis que j’aurais tellement aimé vivre à cette époque-là ; une époque où toute était encore à découvrir ! Même si en tant que femme, je n’aurais jamais eu le droit de partir, car n’oublions pas que cela ne fait qu’une vingtaine d’années que les femmes ont le droit de passer l’hiver dans cette région du globe.

Image de La Belgica dans la banquise (partagée par Bruno)/ Image of  the ship La Belgica  in the sea ice (shared by Bruno) 

C’est donc en pleine réflexion et en n’osant plus sortir sur le pont de peur de me faire emporter que je suis montée sur le pont supérieur pour observer ces paysages cataclysmiques causés par les vents catabatiques. Une mer qui dansait autour de nous et de la glace si froide qu’elle sublimait en laissant derrière elle un brouillard glacial.

La mer dans tous ses états pendant un épisode de vent catabatique (une photo prise par Fanny)/ The sea dancing during a katabatic wind event (a picture taken by Fanny)

 

La mer dans tous ses états pendant un épisode de vent catabatique (une photo prise par Fanny)/ The sea dancing during a katabatic wind event (a picture taken by Fanny)

Nous avons donc du attendre de longues heures pour pouvoir mettre le nez dehors et enfin pouvoir partir forer encore et encore notre « dragon skin ice ». A chaque fois que les vents faiblissaient, nous étions sur le qui-vive, prêts à partir au moindre appel du capitaine, mais la plupart du temps, le bateau n’arrivait pas à se bloquer dans la glace et il brisait les plateformes autour de lui, ce qui nous empêchait de pouvoir descendre en toute sécurité. Mais ces longues heures d’attente journalières n’ont pas eu trop d’impact sur le moral de la troupe belge. Malgré des petits agacements par-ci par-là, nous restons une équipe soudée et solidaire et c’est en général avec humour et bonnes blagues que nous faisons face à toutes les situations.

Des heures d’attente avec Bruno et Sarah, la reporter de National Geographic qui nous accompagne et nous filme sur le terrain/ Hours of waiting with Bruno and Sarah the reporter of National Geographic who is filming us on the field

Jean-Louis, moi-même, Gauthier et Jeroen fatigués d’attendre, mais toujours prêts à descendre sur la glace (une photo prise par Fanny)/ Jean-Louis, myself, Gauthier and Jeroen, tired of waiting, but always ready to go on the ice (a picture taken by Fanny)

Gauthier qui fermente dans sa combinaison et qui n’en peut plus d’attendre/ Gauthier fermenting in his mustang suit and exasperated of waiting 

Et finalement, quand le feu vert du capitaine est donné tout doit aller très vite, car on ne sait jamais combien de temps on va pouvoir rester sur place. Donc tout le monde se précipite sur le pont avant du bateau pour installer notre matériel dans le panier et descendre sur la glace. Nous descendons en général en deux groupes, d’abord Fanny et Bruno qui mesurent les flux de gaz à effet de serre sur la glace, puis Jean-Louis, Gauthier, Jeroen et moi-même pour mesurer l’épaisseur et la température de la glace et forer nos carottes de glace.

Tous sur le pont prêts à partir, avec les beaux tons bleutés de l’Antarctique en arrière-plan/ Ready to leave on the basket from the forward deck with the nice blue Antarctica tones in the background

Jeroen dans le bleu de l’Antarctique/ Jeroen in the blue tones of Antarctica 

Installation du matériel dans le panier/ Setting-up the material in the basket

Jean-Louis, Jeroen et Carmen, le technicien marin, prêts à décoller/ Jean-Louis, Jeroen and Carmen, the marine technician, ready to take off

Jean-Louis, Jeroen, moi-même et Carmen qui atterrissons sur la glace /Jean-Louis, Jeroen, myself and Carmen landing on the ice

Première mesure de l’épaisseur de la glace avant de descendre du panier/ First measurement of ice thickness before walking off the basket 

Si la glace est suffisamment épaisse, les opérations de carottage peuvent commencer/ If the ice is thick enough, the drilling operations can start

Jean-Louis et moi en train de mesurer la température dans la glace/ Jean-Louis and me measuring the temperature in the ice

Bruno et Fanny mesurant les flux de gaz à effet de serre sur la glace/ Bruno and Fanny measuring greenhouse gas fluxes on the ice

Fanny, prête à remonter sur le bateau après des mesures réussies/ Fanny, ready to come back on board after successful measurements

Vue depuis la glace vers le bateau alors qu’il commençait à neiger/ View on the ship from the ice while it started snowing

Chaque station depuis le panier entraîne de vives discussions entre le capitaine qui est très frileux et les chefs scientifiques qui connaissent très bien l’Antarctique et qui ont l’habitude de descendre sur la glace dans toutes les conditions possibles. Ce n’est donc pas facile de trouver un compromis entre la sécurité et la science. Le problème avec les stations depuis le panier est que le bateau doit se stabiliser dans la glace sans la briser et ne pas bouger pendant que nous sommes sur la glace ou dans le panier. Le capitaine a tendance à beaucoup attendre et à observer longuement la glace avant de nous laisser descendre, mais  plus on attend, plus la glace se fragilise autour du bateau. Donc c’est une situation compliquée et nous en avons fait les frais. Il y a quelques jours, Jean-Louis, Jeroen et moi étions sur la glace depuis 20 minutes et une immense fracture dans la glace est arrivée par l’avant du bateau. Nous étions en train de carotter et tout était très calme autour de nous, mais l’officier de garde sur le pont a vu la fracture se former au loin très rapidement et nous a immédiatement ordonné d’évacuer par radio. Nous avons donc jeté notre matériel au centre du panier, puis nous nous sommes bien accrochés et c’est quand nous étions dans les airs que la glace à craquer sur la zone où nous nous trouvions. Cela a pris moins d’une minute et nous n’avons pas eu le temps d’avoir peur, mais c’est ensuite en voyant la taille de la fissure que nous nous sommes rendu compte à quel point une situation très paisible peut se transformer en situation potentiellement tragique. Après cela, les normes de sécurité ont été rediscutées et dans les cas où il y a un doute sur la rigidité de la glace, nous sommes obligés de rester sur le panier pour échantillonner. Cela est loin d’être pratique, mais nous n’avons pas le choix.

La fissure qui arrivait vers nous/ The fault in the ice coming to us

La fissure arrivant en s’élargissant vers l’avant du bateau/The ice fault growing towards the bow

Nous sommes donc maintenant très vigilants et il y en a toujours un d’entre nous qui veillent sur ceux qui sont sur la glace depuis le pont extérieur pendant les stations. Cela nous a d’ailleurs permis d’éviter d’autres problèmes la nuit dernière, ce qui prouve que l’expérience de nos aînés et des techniciens marins hors-pairs qui nous accompagnent ainsi que l’esprit d’équipe est sans doute la meilleure façon de travailler dans les meilleures conditions de sécurité possibles.

Pour oublier tout cela et nous remettre de nos émotions, nous nous sommes mis à des activités moins aventureuses comme vous pouvez le voir sur les deux photos ci-dessous.

Jean-Louis et Bruno en train de faire de la couture. Et oui, il faut être un homme moderne et débrouillard pour pouvoir partir sur la banquise/ Jean-Louis and Bruno doing some sewing. You need to be a modern and handy man to go to live on the sea ice

 

Moi-même en train de recoudre les gants de Gauthier, il faut parfois prendre sur soi pour obtenir un morceau de chocolat ! (une photo prise par Fanny) /Myself sewing the gloves of Gauthier, you sometimes need to do some efforts to obtain a piece of chocolate (a picture taken by Fanny)

Nous sommes le 5 mai et il est ici 1h30 du matin (donc le 4 mai à 15h30 en Belgique), donc il est grand temps que j’aille rejoindre les autres dans les bras de Morphée. Je viens de recevoir un email de ma belle-famille qui m’a rappelé que  c’était mon anniversaire aujourd’hui ! Merci beaucoup et pleins de grosses bises à vous. Je vous raconterai mon anniversaire sur la banquise dans mon prochain article et comme d’habitude, je vous quitte en vous laissant admirer les beautés des paysages que nous traversons.

Des vagues de pancakes/ pancakes waves

Le calme après la tempête/ The calm after the storm

Un couché de soleil sur l’Antarctique (photo prise par Fanny)/ A sunset on the Antarctic continent (a photo taken by Fanny)

Merci à vous pour tous ces messages si encourageants et motivants ! Cela fait un mois que nous sommes partis et ça nous aide à tenir ! N’hésitez pas à envoyer vos commentaires, questions ou simplement à m’écrire (ou à nous écrire) à l’adresse suivante : celia.sapart.guest(a)nbp.usap.gov (remplacer le (a) par @). Attention, les pièces-jointes de plus de 5MB ne sont pas acceptée.

Bon vent à tous et à bientôt.

Célia