Quelle est l'importance de la microbiologie marine pour les nuages ​​dans l'Extrême-Arctique en été et quelle est l'importance de ce lien pour le climat de la région ? Il s'agit d'un objectif clé d'une expédition de recherche sur le brise-glace suédois Oden qui aura lieu dans l'Extrême-Arctique cet été où l'Université de Stockholm jouera un rôle de premier plan.

Que le climat de l'Arctique change rapidement est clair pour tous. En effet, l'Arctique se réchauffe à un rythme presque deux fois supérieur à la moyenne mondiale. Cependant, notre compréhension de ce qui contrôle exactement ce changement climatique rapide et la mesure dans laquelle le climat arctique continuera à changer dans le futur est beaucoup plus limitée et un certain nombre de questions clés restent sans réponse. Par exemple, quelles sont les conséquences de la perte dramatique de la banquise estivale sur le climat arctique ? La glace continuera-t-elle à disparaître à mesure que l'océan absorbera des quantités croissantes de rayonnement solaire ? Ou les conditions pourraient-elles devenir plus favorables à l'activité biologique et à la formation de nuages ​​associée, avec une réduction ultérieure de la quantité de rayonnement solaire capable d'atteindre la surface de l'océan, peut-être contrecarrer la fonte des glaces ? Ce sont de telles questions qui motivent une expédition de recherche unique dans l'Extrême-Arctique à bord du brise-glace Oden.

"L'objectif est de fournir des mesures uniques qui fourniront des informations détaillées sur les processus de base de la formation des nuages ​​dans l'Arctique. Ces résultats sont nécessaires pour comprendre le climat arctique et sa sensibilité et sa réponse aux changements climatiques causés par l'activité humaine, " dit Caroline Leck, professeur en météorologie chimique au Département de météorologie (MISU). Le professeur Leck est le scientifique en chef en charge de l'expédition de l'Université de Stockholm avec Patricia Matrai du Bigelow Laboratory for Ocean Science aux États-Unis.

Les nuages ​​jouent un rôle vital dans l'Arctique puisqu'ils ont un impact sur la quantité de rayonnement solaire qui atteint la surface. Pour que des nuages ​​se forment, un certain vent, l'humidité et la température sont nécessaires. Cependant, la formation de nuages ​​nécessite également la présence de petites particules dans l'air, ce qu'on appelle les aérosols, qui agissent comme des embryons pour les gouttelettes d'eau des nuages.

"Notre compréhension actuelle du rôle que jouent les nuages ​​dans l'Arctique n'est pas suffisante pour comprendre comment ils ont un impact sur la fonte des glaces de mer et un chaînon manquant clé est le rôle que la vie dans les océans joue dans la formation des nuages ​​ici, " dit Caroline Leck. " Bien sûr, un défi majeur est d'essayer de démêler ces relations complexes dans une région extrêmement difficile d'accès - c'est un défi logistique et technique pas comme les autres, " dit Caroline Leck.

L'expédition est un effort combiné des États-Unis et de la Suède qui comprend 40 chercheurs du monde entier. Le 20 juillet, le brise-glace Oden quittera Helsingborg dans le sud de la Suède avant de se diriger vers le pôle Nord. La recherche principale se déroulera à environ 90 degrés nord lors d'une opération de dérive des glaces. Ici, Oden sera garé à côté d'une épaisse banquise où il dérivera librement pendant environ cinq semaines afin que les chercheurs puissent prélever des échantillons dans l'océan, la glace et l'air.

Entre autres, ils veulent découvrir comment les nuages ​​sont liés à la vie microbiologique de la mer et de la glace, ce qui est particulièrement important en été. C'est à cette période que les algues et les bactéries des glaces sont les plus actives dans les chenaux ouverts entre les banquises. Mais qu'est-ce qui relie la mer au ciel ? La clé pour résoudre cette pièce du puzzle réside dans les bulles - les bulles présentes à l'air libre montent à la surface où elles éclatent, éjecter les matières présentes à la surface de l'eau dans l'atmosphère. Une question cruciale que les chercheurs souhaitent résoudre est de savoir si ce processus est une source importante d'aérosols dans la région et s'il peut avoir un impact sur les nuages ​​au-dessus.

"Dans les pistes ouvertes, on peut observer des bulles, qui éclatent et éjectent des aérosols dans l'atmosphère au-dessus. Cela conduit à des questions très importantes auxquelles il reste encore à répondre :quels processus contrôlent le nombre de bulles atteignant la surface de l'eau et éclatant ? Combien de particules ces bulles produisent-elles ? Quelle est la taille de ces particules et de quoi sont-elles composées ? Quelle est l'importance de cette source de particules par rapport aux autres sources de particules de la région ? Ces particules jouent-elles un rôle dans la formation des nuages ​​de basse altitude trouvés dans la région pendant l'été ?", déclare Matt Salter, physicien des aérosols au Département des sciences de l'environnement et de la chimie analytique (ACES), qui fait partie de l'équipe.

Pour répondre à ces questions, l'équipe déploiera une chambre à aérosol flottante dans les conduits ouverts ainsi qu'une bouée à bulles conçue pour quantifier les bulles dans l'eau. "Essentiellement, nous déploierons un réservoir flottant dans les conduits ouverts afin que tous les aérosols sortant de la surface de l'eau après l'éclatement des bulles y soient piégés. En plaçant nos instruments au-dessus du réservoir, nous pourrons aspirer ces particules nous permettant les compter et déterminer leur taille, " dit Matt Salter.

Afin de déterminer si les aérosols dans l'atmosphère et les nuages ​​au-dessus des dérivations ouvertes ont leur source dans l'océan, l'équipe déploiera des instruments sur l'Oden et sur des ballons captifs pour échantillonner les nuages.

"Comme un aspirateur, nous aspirerons à la fois les aérosols et les nuages ​​à l'intérieur d'un conteneur à bord d'Oden où nous utiliserons une large gamme d'instruments pour étudier les propriétés microphysiques et la composition chimique des aérosols et des gouttelettes de nuages. On peut dire que nous ramènerons les nuages ​​arctiques en Suède, " dit Paul Zieger, physicien de l'atmosphère et professeur adjoint, ACE.

Des chercheurs de l'Université de Stockholm ont participé à plusieurs expéditions dans l'Arctique au cours des dernières années, mais aucune expédition axée sur les aérosols et les nuages ​​n'a eu lieu depuis 2008.

« Comme nos recherches se concentrent sur l'utilisation d'équipements techniques de pointe et de méthodes d'analyse avancées qui n'ont jamais été déployées dans la région auparavant, l'expédition de cet été nous permettra de faire des pas de géant dans notre compréhension des changements majeurs qui se produisent dans l'Arctique en raison des changements climatiques causés par les activités humaines. À cette fin, l'expédition garantira également que la Suède poursuit sa longue tradition de recherche de pointe dans la région, " dit Caroline Leck.