L'océan Austral est une vaste bande d'eau libre qui entoure toute la planète entre l'Antarctique et les masses continentales de l'hémisphère sud. C'est l'endroit le plus nuageux de la Terre, et la quantité de lumière solaire qui se réfléchit ou passe à travers ces nuages ​​joue un rôle étonnamment important dans le climat mondial. Il affecte les conditions météorologiques, courants océaniques, Couverture de glace de mer antarctique, la température de surface de la mer et même les précipitations sous les tropiques.

Mais en raison de l'éloignement de l'océan Austral, il y a eu très peu d'études réelles des nuages ​​là-bas. En raison de ce manque de données, les modèles informatiques qui simulent les climats actuels et futurs surprédisent la quantité de lumière solaire atteignant la surface de l'océan par rapport à ce que les satellites observent réellement. La principale raison de cette imprécision est due à la façon dont les modèles simulent les nuages, mais personne ne savait exactement pourquoi les nuages ​​étaient éteints. Pour que les modèles fonctionnent correctement, les chercheurs devaient comprendre comment les nuages ​​se formaient.

Pour découvrir ce qui se passe réellement dans les nuages ​​au-dessus de l'océan Austral, une petite armée de scientifiques de l'atmosphère, y compris nous, est allé découvrir comment et quand les nuages ​​se forment dans cette partie reculée du monde. Ce que nous avons trouvé était surprenant, contrairement aux océans de l'hémisphère nord, l'air que nous avons échantillonné au-dessus de l'océan Austral ne contenait presque aucune particule terrestre. Cela signifie que les nuages ​​peuvent être différents de ceux au-dessus des autres océans, et nous pouvons utiliser ces connaissances pour aider à améliorer les modèles climatiques.

Nuages ​​de glace et nuages ​​liquides

Les nuages ​​sont constitués de minuscules gouttelettes d'eau ou de cristaux de glace, ou souvent un mélange des deux. Ceux-ci se forment sur de petites particules dans l'air. Le type de particule joue un rôle important pour déterminer si une gouttelette liquide ou un cristal de glace se forme. Ces particules peuvent être naturelles, comme les embruns, pollen, de la poussière ou même des bactéries - ou de sources humaines comme les voitures, poêles, centrales électriques et ainsi de suite.

À l'œil non averti, un nuage de glace et un nuage liquide se ressemblent beaucoup, mais ils ont des propriétés très différentes. Les nuages ​​de glace reflètent moins la lumière du soleil, précipitent plus et ne durent pas aussi longtemps que les nuages ​​liquides. Les types de nuages ​​qui se trouvent autour sont importants pour la météo et pour les modèles climatiques.

Les modèles climatiques ont tendance à prédire trop de nuages ​​​​de glace au-dessus de l'océan Austral et pas assez de nuages ​​​​liquides par rapport aux lectures satellites. Mais les mesures satellitaires autour des pôles sont difficiles à faire et moins précises que d'autres régions, Nous voulions donc collecter des preuves directes du nombre de nuages ​​​​liquides réellement présents et déterminer pourquoi il y en avait plus que les modèles ne le prédisent.

C'était le mystère :pourquoi y a-t-il plus de nuages ​​liquides que les modèles ne le pensent ? Pour le résoudre, nous avions besoin de savoir quels types de particules flottent dans l'atmosphère autour de l'Antarctique.

Avant de descendre là-bas, nous avons eu quelques indices.

Des études de modélisation antérieures ont suggéré que les particules formant de la glace trouvées dans l'océan Austral pourraient être très différentes de celles trouvées dans l'hémisphère nord. La poussière est un excellent semoir de nuage de glace, mais en raison du manque de sources terrestres poussiéreuses dans l'hémisphère sud, certains scientifiques ont émis l'hypothèse que d'autres types de particules pourraient être à l'origine de la formation de nuages ​​de glace au-dessus de l'océan Austral.

Étant donné que la plupart des modèles sont basés sur des données de l'hémisphère nord, si les particules dans l'atmosphère étaient quelque peu différentes dans l'hémisphère sud, cela pourrait expliquer les erreurs.

Cartes bactériennes

Il est difficile de mesurer directement la composition des particules au-dessus de l'océan Austral – il n'y a tout simplement pas beaucoup de particules autour. Donc, pour nous aider à traquer ce qu'il y a dans les nuages, nous avons utilisé une approche indirecte :les bactéries dans l'air.

L'atmosphère est pleine de micro-organismes qui sont transportés sur des centaines à des milliers de kilomètres par les courants d'air avant de revenir sur Terre. Ces bactéries sont comme des plaques d'immatriculation en suspension dans l'air, ils sont uniques et vous disent d'où vient la voiture ou l'air. Puisque les scientifiques savent où vivent la plupart des bactéries, il est possible de regarder les microbes dans un échantillon d'air et de déterminer d'où vient cet air. Et une fois que vous le savez, vous pouvez également prédire d'où viennent les particules dans l'air, le même endroit où vivent habituellement les bactéries.

Afin de prélever des échantillons de bactéries en suspension dans l'air dans cette région océanique éloignée, l'un d'entre nous s'est rendu sur le R/V Investigator de l'Australian Marine National Facility pour une expédition de six semaines. Le temps était indiscipliné et les vagues étaient souvent coiffées de blanc, mais pour un ou deux jours à la fois, nous aspirions l'air de la proue du navire à travers un filtre qui retenait les particules et les bactéries en suspension dans l'air. Nous avons ensuite congelé les filtres pour garder l'ADN bactérien intact.

Bactéries océaniques seules

Dans la plupart des régions océaniques du monde, surtout dans l'hémisphère nord où il y a beaucoup de terres, l'air contient à la fois des particules marines et terrestres. C'est ce que nous nous attendions à trouver dans le sud.

Avec les filtres congelés de retour en toute sécurité dans notre laboratoire du Colorado, nous avons extrait l'ADN des bactéries et l'avons séquencé pour déterminer quelles espèces nous avions capturées. A notre grande surprise, les bactéries étaient essentiellement toutes les espèces marines qui vivent dans l'océan Austral. Nous n'avons trouvé presque aucune bactérie terrestre.

Si la bactérie venait de l'océan, puis les particules formant des nuages ​​l'étaient aussi. C'était la réponse que nous cherchions.

Les particules de nucléation de glace sont très rares dans l'eau de mer et les particules marines sont très efficaces pour former des nuages ​​liquides. Avec principalement des particules d'origine marine dans l'air, on s'attendrait à ce que les nuages ​​soient principalement constitués de gouttelettes liquides, c'est ce que nous avons observé. Étant donné que la plupart des modèles traitent les nuages ​​dans cette région de la même manière qu'ils traitent les nuages ​​dans l'hémisphère nord plus poussiéreux, ce n'est pas étonnant que les modèles étaient éteints.

Aller de l'avant

Maintenant que nous savons que les nuages ​​estivaux de l'océan Austral se forment à partir de particules purement marines, nous devons déterminer si la même chose est vraie dans d'autres saisons et à des altitudes plus élevées. Le plus grand projet, qui impliquait des avions ainsi que des navires, a donné aux scientifiques de l'atmosphère une bien meilleure idée des nuages ​​à la fois près de la surface de l'océan et haut dans l'atmosphère. Les modélisateurs climatiques parmi nous intègrent déjà ces nouvelles données dans leurs modèles et, espérons-le, auront bientôt les résultats à partager.

Découvrir que les particules en suspension dans l'air au-dessus de l'océan Austral proviennent principalement de l'océan est une découverte remarquable. Il améliore non seulement les modèles climatiques mondiaux, cela signifie également que nous avons confirmé que l'océan Austral est l'une des régions les plus écologiquement vierges de la planète, un endroit qui a probablement très peu changé en raison des activités humaines. Nous espérons que notre travail améliorera les modèles climatiques, mais a également donné aux chercheurs une base de référence pour ce à quoi ressemble un environnement marin vraiment vierge.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.