La scientifique qui veut faire parler l’air de l’Antarctique

Le rôle des aérosols dans la mécanique climatique est encore largement méconnu. Julia Schmale ...
La scientifique qui veut faire parler l’air de l’Antarctique

La scientifique qui veut faire parler l’air de l’Antarctique

Photo: Keystone

Le rôle des aérosols dans la mécanique climatique est encore largement méconnu. Julia Schmale, chercheuse de l'Institut Paul Scherrer (PSI) à bord de l’expédition antarctique ACE, mesure la présence de ces particules tout autour du grand continent blanc.

L'air contient et transporte des millions de particules biologiques et chimiques, appelées aérosols. Si le dioxyde de carbone (CO2) est l'une des plus connues, il en existe beaucoup d'autres, dont les rôles et les caractéristiques restent à découvrir.

Julia Schmale, chercheuse au PSI, est à bord du brise-glace Akademik Treshnikov depuis le départ de l'expédition circumpolaire antarctique (ACE), le 20 décembre dernier. Elle mesure en continu la présence de ces aérosols dans l'atmosphère.

'En matière de science atmosphérique, cette expédition est une opportunité unique', explique-t-elle, citée dans une communication de l'ACE. 'Elle nous permet non seulement d'obtenir des données sur tout le pourtour de l'Antarctique et sur une saison entière, mais également de couvrir des lieux, comme le Mont Siple, qui n'avaient encore jamais fait l'objet de ces mesures'.

Surtout, l'Antarctique lui offre le terrain idéal, loin de la pollution générée par les activités humaines. 'L'air de l'Océan Austral est encore à un état préindustriel', décrit la chercheuse: 'C'est le seul endroit où l'on peut observer les interactions entre aérosols totalement naturels'.

Dans un container

Pour trois mois, son laboratoire a été déplacé dans un container. Installé sur le pont du bateau et peint aux couleurs de la Suisse, cet abri temporaire apparaît d'abord plutôt exigu. A l'intérieur pourtant, la science y a toute sa place. Une panoplie d'instruments sophistiqués analyse plusieurs des paramètres et composantes de l'air ambiant, pompé sans discontinuer à travers trois tuyaux débouchant sur le toit.

Un premier appareil compte le nombre de particules présentes par cm3. Ce matin-là, au nord de l'île de Géorgie du Sud, le petit écran indique environ 200 unités. 'C'est un environnement très pur', commente la scientifique. 'Dans une agglomération comme Zurich, par exemple, on atteint facilement les 10'000 unités. A l'inverse, lorsque nous étions sur le continent antarctique, lors de la deuxième étape de l'expédition, nous avons enregistré des valeurs de 100 aérosols par cm3, très proches de celles d'une salle stérile'.

Sel de mer

A côté, un spectromètre de masse analyse la composition de ces aérosols. Ici, on voit qu'une large proportion est faite de sel de mer. Il y a aussi de l'ammoniaque, provenant des regroupements d'animaux sur les terres avoisinantes – essentiellement les grandes colonies de manchots. On trouve également des particules organiques provenant du carburant du bateau, selon la direction du vent.

La taille des particules fait partie des paramètres observés. 'Nous nous intéressons à celles qui mesurent moins d'un micromètre', raconte Julia Schmale. 'Car lorsqu'ils sont de petite taille, les aérosols se sédimentent moins vite et voyagent donc sur de plus grandes distances. Ils s'agglutinent aussi plus rapidement et ont ainsi un rôle plus important dans la formation des nuages'.

Simulateur de nuage

Mieux comprendre ce phénomène est précisément le rôle du 'cloud simulator', un appareil qui reproduit les conditions dans lesquelles les gouttes d'eau se forment dans la haute atmosphère. 'L'idée est de voir quelles particules sont les plus influentes dans ce processus', note Mme Schmale.

L'expérience se déroule dans un tube vertical, où l'on crée des conditions de supersaturation, soit 100,3% d'humidité relative. Depuis le haut, on envoie une particule débarrassée au préalable de toute trace d'eau à sa surface. Au fond de l'appareil, un laser est enclenché.

Le rayon détecte si une goutte a commencé à se former autour de la particule par accumulation des molécules d'eau à sa surface. 'Cela dépend de la taille de l'aérosol, mais aussi de sa composition', conclut Julia Schmale. Sur du sel, par exemple, l'eau ne va pas s'accrocher mais être absorbée.

Applications concrètes

Ces mesures trouveront différentes applications. Elles seront par exemple utilisées en collaboration avec une équipe de scientifiques israéliens pour améliorer la précision des données satellites sur les nuages, dans toutes les régions de l'Océan Austral et en toutes saisons.

Elles serviront également à évaluer - dans le cadre d'une étude menée avec des chercheurs anglais - les modèles climatiques généraux, qui manquent actuellement de données sur les effets des aérosols sur la couverture nuageuse et le climat de l'Antarctique.

De manière générale, le but des scientifiques est de pouvoir mieux quantifier l'impact des émissions d'origine humaine sur le changement climatique. L'expédition ACE devrait être de retour au Cap ce week-end après trois mois de navigation.

/ATS
 

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