L'Arctique a connu une vague de chaleur extrême en février 2018. La température au pôle Nord a grimpé jusqu'au point de fusion de la glace, qui est d'environ 30 à 35 degrés (17-19 Celsius) au-dessus de la normale. Des études récentes indiquent que la masse des glaciers arctiques a considérablement diminué depuis les années 1980 de plus de 70 %. Ces changements climatiques soudains n'ont pas seulement affecté les régions arctiques, mais aussi l'eau, lien entre la sécurité alimentaire et énergétique dans le monde entier. C'est pourquoi les climatologues du monde entier accordent une attention croissante à ce modèle de réchauffement accéléré, communément appelé « amplification arctique ».

Une équipe internationale de chercheurs, dont le professeur Sarah Kang et DoYeon Kim à l'École d'ingénierie urbaine et environnementale de l'UNIST, rapportent maintenant que les concentrations locales de gaz à effet de serre semblent être attribuables à l'amplification de l'Arctique.

Publié dans le numéro de novembre 2018 de Nature Changement Climatique , leur étude sur la cause de l'amplification arctique montre que les concentrations locales de gaz à effet de serre et les rétroactions climatiques arctiques l'emportent sur d'autres processus. Cette étude a été dirigée par le chef de projet adjoint Malte F. Stuecker du Centre IBS pour la physique du climat (ICCP) à Busan, Corée du Sud, avec des collaborateurs internationaux, y compris les États-Unis, Australie et Chine.

Les observations à long terme des températures de surface montrent une intensification du réchauffement de la surface au Canada, Sibérie, Alaska et l'océan Arctique par rapport à l'augmentation de la température moyenne mondiale. L'amplification arctique est cohérente avec les modèles informatiques simulant la réponse à l'augmentation des concentrations de gaz à effet de serre. Cependant, les processus physiques sous-jacents à l'intensification du réchauffement restent insaisissables.

À l'aide de nouvelles simulations informatiques, les scientifiques ont pu réfuter les hypothèses suggérées précédemment qui mettaient l'accent sur le rôle du transport de chaleur des tropiques vers les pôles comme l'un des principaux contributeurs au réchauffement amplifié dans l'Arctique.

"Notre étude montre clairement que le forçage local du dioxyde de carbone et les rétroactions polaires sont les plus efficaces dans l'amplification arctique par rapport à d'autres processus, " déclare le chef de projet adjoint Malte F. Stuecker, l'auteur correspondant de l'étude.

Augmentation du dioxyde de carbone anthropique (CO 2 ) les concentrations piègent la chaleur dans l'atmosphère, ce qui entraîne un réchauffement de la surface. Les processus régionaux peuvent alors amplifier ou atténuer davantage cet effet, créant ainsi le modèle typique du réchauffement climatique. Dans la région arctique, le réchauffement de la surface réduit l'étendue de la neige et de la glace de mer, ce qui à son tour diminue la réflectivité de la surface. Par conséquent, plus de lumière du soleil peut atteindre le sommet des couches du sol et de l'océan, conduisant à un réchauffement accéléré. Par ailleurs, les changements des nuages ​​arctiques et du profil vertical de la température atmosphérique peuvent accentuer le réchauffement dans les régions polaires.

En plus de ces facteurs, la chaleur peut être transportée dans l'Arctique par les vents. "Nous voyons ce processus, par exemple, lors des événements El Niño. Réchauffement tropical, causées soit par El Niño, soit par les émissions anthropiques à effet de serre, peut provoquer des changements globaux dans les régimes météorologiques atmosphériques, ce qui peut entraîner des changements de températures de surface dans des régions éloignées telles que l'Arctique, " dit Kyle Armour, co-auteur de l'étude et professeur de sciences atmosphériques et océanographie à l'Université de Washington.

De plus, le réchauffement climatique en dehors de la région arctique entraînera également une augmentation des températures de l'océan Atlantique. Les courants océaniques tels que le Gulf Stream et la dérive nord-atlantique peuvent alors transporter les eaux plus chaudes vers l'océan Arctique, où ils pourraient faire fondre la glace de mer et provoquer une amplification supplémentaire en raison de processus locaux.

Pour déterminer si le réchauffement tropical, les changements des vents atmosphériques et des courants océaniques contribuent à l'amplification future de l'Arctique, l'équipe a conçu une série de simulations de modèles informatiques. "En comparant les simulations avec uniquement le CO de l'Arctique 2 changements avec des simulations qui appliquent le CO 2 au niveau mondial, nous trouvons des modèles similaires de réchauffement de l'Arctique. Ces résultats démontrent que les processus physiques éloignés de l'extérieur des régions polaires ne jouent pas un rôle majeur, contrairement aux suggestions précédentes, " dit la co-auteur Cecilia Bitz, professeur de sciences atmosphériques à l'Université de Washington.

Sous les tropiques, l'air alimenté par des températures élevées et l'humidité peut facilement se déplacer jusqu'à de hautes altitudes, ce qui signifie que l'atmosphère est instable. En revanche, l'atmosphère arctique est beaucoup plus stable par rapport au mouvement vertical de l'air. Cette condition augmente le CO 2 -réchauffement induit dans l'Arctique près de la surface. En raison de l'atmosphère instable des tropiques, CO 2 réchauffe principalement la haute atmosphère et l'énergie est facilement perdue dans l'espace. C'est l'inverse de ce qui se passe dans l'Arctique :moins de rayonnement infrarouge sortant s'échappe de l'atmosphère, ce qui amplifie encore le réchauffement piégé en surface.

"Nos simulations informatiques montrent que ces changements dans le profil vertical de la température atmosphérique dans la région arctique l'emportent sur les autres facteurs de rétroaction régionaux, tels que les commentaires souvent cités sur l'albédo de la glace, " dit Malte Stuecker.

Les résultats de cette étude soulignent l'importance des processus arctiques dans le contrôle du rythme auquel la glace de mer se retirera dans l'océan Arctique. Les résultats sont également importants pour comprendre à quel point les écosystèmes polaires sensibles, Le pergélisol arctique et la calotte glaciaire du Groenland réagiront au réchauffement climatique.