L'Arctique se réchauffe deux ou trois fois plus vite que le reste de la planète. Ce réchauffement amplifié est dû à plusieurs facteurs, mais l'importance relative de chacun reste encore floue. "Nous savons, cependant, que les nuages ​​pourraient jouer un rôle important, " dit Julia Schmale, un professeur de l'EPFL qui dirige le Laboratoire de recherche sur les environnements extrêmes et détient la chaire Ingvar Kamprad. "En réfléchissant les rayons du soleil dans l'espace ou en piégeant la chaleur près de la surface de la Terre comme une couverture, les nuages ​​aident soit à refroidir, soit à réchauffer la planète."

Schmale, ainsi que des scientifiques du Laboratoire de chimie atmosphérique de l'Institut Paul Scherrer et du Département des sciences de l'environnement de l'Université de Stockholm et du Centre Bolin pour la recherche sur le climat, ont passé plusieurs semaines à collecter des données près du pôle Nord en août et septembre 2018, dans le cadre de l'expédition américano-suédoise Arctic Ocean 2018 à bord du brise-glace suédois Oden. Les scientifiques ont mesuré les propriétés chimiques et physiques des molécules atmosphériques et des particules d'aérosols pour mieux comprendre les conditions conduisant à la formation des nuages.

Comment les aérosols se forment dans l'Arctique

"L'un de nos objectifs était d'étudier comment de nouvelles particules d'aérosol pourraient se former dans l'atmosphère arctique, " dit Andrea Baccarini, un doctorat étudiant à l'Institut Paul Scherrer et aujourd'hui collaborateur scientifique au Laboratoire de recherche Environnements extrêmes. « Dans les bonnes conditions, les molécules de gaz se condensent en petits amas qui peuvent se développer, formant éventuellement des aérosols. » Si ces aérosols grossissent même légèrement, ils peuvent fonctionner comme des noyaux de condensation de nuages, qui sont essentiels à la formation des nuages.

En été et en automne arctiques, la concentration des aérosols est extrêmement faible. "La contribution des aérosols nouvellement formés peut être extrêmement importante et même un petit changement dans la concentration des aérosols dans l'Extrême-Arctique pourrait avoir un impact majeur sur la formation des nuages ​​ou altérer les propriétés radiatives des nuages, " dit Baccarini. L'importance des processus locaux d'aérosols dans la formation des nuages ​​par rapport au transport régional ou à longue distance n'est toujours pas claire, par exemple. "Avec cette expédition, nous pourrions étudier les sources exactes des particules d'aérosol nécessaires à la formation des nuages" ajoute Paul Zieger, professeur adjoint à l'Université de Stockholm qui a dirigé le projet de recherche sur les processus aérosols-nuages ​​de l'expédition de 2018.

L'acide iodique apparaît au début de l'automne

L'équipe de recherche a découvert que l'acide iodique, un composé chimique qui n'avait pas été observé auparavant dans la région, déclenche la formation de nouveaux aérosols entre la fin de l'été et le début de l'automne. "Il y a moins de glace dans l'Arctique à la fin de l'été, beaucoup d'eau libre et la concentration d'acide iodique est très faible à ce point, " dit Schmale. " Vers la fin du mois d'août, la température baisse et l'eau recommence à geler, marquant le début de la période dite de gel. C'est à ce moment-là que la concentration en acide iodique augmente fortement, ce qui entraîne de fréquents événements de formation de nouvelles particules d'aérosol."

L'équipe a développé un modèle simple pour expliquer la variabilité de l'acide iodique dans l'atmosphère, qui dépend en grande partie des conditions météorologiques locales. Ils ont également pu décrire toute la chaîne d'événements qui mène de la formation de nouvelles particules aux nuages, de la molécule de gaz qui crée initialement une particule à la formation de noyaux de condensation de nuages. « Observer et décrire ce processus dans des conditions réelles était une opportunité extrêmement rare, " dit Schmale.

Leurs découvertes, récemment publié dans Communication Nature , mieux comprendre le rôle des processus biogéochimiques dans la formation des nuages ​​au-dessus de la banquise arctique et potentiellement aussi dans le réchauffement de l'Arctique.