Une enquête visant à résoudre certaines des incertitudes concernant les sources et les quantités de polluants atteignant l'Antarctique a produit une nouvelle technique expérimentale pour identifier et caractériser l'air récemment influencé par la Terre atteignant l'Antarctique.

L'étude, qui a été publié dans le Journal de recherche géophysique :Ambiances, a été entreprise en collaboration avec le Korea Polar Research Institute, Université de Bologne, et l'Institut national brésilien de recherche spatiale, et a été financé en partie par la Fondation Australie-Corée.

La recherche en Antarctique offre des opportunités de comprendre les changements à long terme du climat mondial et de mieux comprendre la circulation atmosphérique aux échelles hémisphérique et mondiale.

L'étude s'est appuyée sur des mesures de radon recueillies à l'aide de détecteurs de radon à double boucle d'écoulement et à deux filtres, fabriqué et installé par ANSTO, qui se trouvaient dans deux stations coréennes en Antarctique. Les détecteurs sont considérés comme les meilleurs au monde.

Le radon fournit des preuves sans ambiguïté des influences terrestres sur les masses d'air au cours des deux à trois dernières semaines.

"Nos collègues de l'Institut coréen de recherche polaire voulaient en savoir plus sur la pollution atteignant l'Antarctique, " a déclaré l'auteur principal, le Dr Scott Chambers (ci-dessous à droite).

"Ils cherchaient les types de pollution qui y arrivent, d'où ça vient, comment il se dilue au cours du voyage et combien se perd à travers le mélange et la diffusion."

Le Korea Polar Research Institute exploite deux bases où ils mesurent les concentrations de radon, gaz traces, et aérosols, la nouvelle station Jang Bogo à Terra Nova Bay à 75 degrés de latitude sud, et à la station King Sejong sur l'île King George à 62 degrés sud.

Les concentrations de radon de la station Jang Bogo étaient soumises aux vents catabatiques (alimentés par la subsidence troposphérique), ainsi que les émissions des montagnes transantarctiques et des volcans voisins, tandis que les concentrations de radon de la station King Sejong étaient plus caractéristiques des conditions marines « de base ».

Cette différence a conduit Chambers et ses collègues à approfondir leurs recherches pour s'assurer de l'efficacité de l'utilisation du radon comme traceur atmosphérique de l'influence terrestre récente.

"J'étais curieux de savoir à quel point il y avait une variabilité dans les polluants anthropiques atteignant l'Antarctique à travers différentes parties de l'atmosphère."

Le transport atmosphérique de la pollution vers l'Antarctique se déroule en deux couches :la couche limite marine et la troposphère; dont chacun est influencé par des processus différents.

Les événements météorologiques synoptiques transportent beaucoup de pollution dans la couche limite, qui s'étend d'un à un kilomètre et demi sur terre et de 400 à 600 mètres au-dessus de l'océan.

Événements de convection et fronts froids, d'autre part, peut soulever des polluants près de la surface dans la troposphère, où ils peuvent être transportés par d'autres mécanismes. Dans les cas extrêmes, la pollution peut également atteindre la stratosphère.

La majeure partie de la pollution qui atteint l'Antarctique, que ce soit dans la couche limite marine ou dans la troposphère, provient des régions de l'hémisphère sud. Cependant, un petit pourcentage de polluants de l'hémisphère nord atteint également l'Antarctique après avoir été transporté dans la stratosphère.

Les lectures de radon en Antarctique peuvent être compliquées par les flux catabatiques causés par les influences combinées des températures de surface froides et de la haute altitude de la masse continentale et de la calotte glaciaire.

Gare de Jang Bogo, dans la baie Terra Nova, est situé dans une zone côtière où il est soumis à des flux catabatiques. Près de ce site, l'élévation du terrain passe du niveau de la mer à plus de 3, 000 mètres sur une distance inférieure à 100 kilomètres.

Du côté sous le vent de la chaîne de montagnes, un courant d'air très froid, qui s'est refroidi au-dessus du plateau gelé surélevé de l'intérieur de l'Antarctique de l'Est s'envole.

"Si vous aspirez de l'air du plateau antarctique, il faut le remplacer quelque part et il vient de la troposphère ou de la stratosphère, " dit Chambers.

« Je regardais les événements de vent descendant et j'ai remarqué que les écoulements catabatiques en particulier, périodes venteuses qui se produisent entre minuit et le lever du soleil, sont à la fois beaucoup plus froids et plus secs que l'air qui a été forcé de manière synoptique au-dessus du continent antarctique."

Chambers a supposé que si vous mesuriez à des endroits côtiers de l'Antarctique oriental, où l'intérieur a une haute élévation, les observations d'humidité peuvent être utilisées pour séparer la couche limite et les masses d'air troposphérique, et les observations de radon peuvent alors être utilisées pour « trier » ces catégories selon le temps écoulé depuis le dernier contact avec la terre, où résident la plupart des sources de pollution.

« Les informations météorologiques permettent de distinguer les mécanismes de transport de la pollution, et les observations de radon peuvent être utilisées pour classer chaque parcelle d'air avec un "potentiel de pollution" - le temps écoulé depuis le dernier contact avec la terre."

"Bien que tout l'air qui a été au-dessus de l'océan pendant longtemps ne soit pas propre, des études antérieures ont montré que l'air qui a été éloigné de la terre le plus longtemps avec (les plus faibles concentrations de radon), fournit les meilleures estimations des conditions « de base » (air pur) pour les enquêtes mondiales sur les gaz à effet de serre. »

"Cette nouvelle capacité expérimentale d'identifier simplement les événements de subsidence troposphérique, et caractériser par la suite l'étendue de leur récent contact avec les terres, fournit des informations cruciales sur les mécanismes et les échelles de temps du transport atmosphérique dans l'hémisphère sud.

La fidélité des modèles climatiques mondiaux dicte l'exactitude de nos prévisions climatiques. Il est donc très important d'améliorer continuellement les paramètres qui décrivent le système et déterminent leur transport et leur mélange.

Le coût et la lourdeur logistique associés à la réalisation de mesures en Antarctique et dans l'océan Austral reculé limitent le nombre d'observations pouvant être effectuées dans cette partie importante du monde.

Il est également important de laisser la région aussi vierge que possible. Nous devons travailler plus intelligemment, pas plus dur, avec le nombre limité de stations d'observation disponibles pour nous assurer que nous pouvons en tirer le plus de valeur possible. Les traceurs radioactifs naturels tels que le Radon-222 sont une partie importante de la boîte à outils nécessaire pour cette tâche, et avec cela, l'ANSTO montre actuellement la voie, " dit Chambers.

Alors que l'étude initiale de Chambers se concentrait uniquement sur les mesures du radon, il a depuis démontré que la technique d'analyse peut être appliquée pour caractériser les concentrations d'autres gaz, comme le méthane, CO2, l'ozone ou le mercure, séparément dans la troposphère antarctique et la couche limite marine.

"Des collègues d'Europe et des États-Unis ont proposé des ensembles de données car ils souhaitent évaluer l'influence de différents processus de transport et mieux contraindre le cycle chimique dans l'Antarctique côtier et le plateau antarctique."