Bremerhaven/Leipzig. Avec le retour du Polarstern, la plus grande expédition arctique de tous les temps s'est terminée avec succès. Depuis plus d'un an, le brise-glace de recherche allemand a voyagé en 5 étapes de croisière avec plus de 400 personnes de 20 pays pour enquêter plus précisément que jamais sur l'épicentre du changement climatique. A la fin de l'expédition, qui a coûté environ 140 millions d'euros, l'Institut Alfred Wegener, Centre Helmholtz pour la recherche polaire et marine (AWI), est arrivé à une conclusion positive :malgré toutes les difficultés imprévisibles, il avait réussi à faire avancer les connaissances sur le système climatique de la Terre et ses changements par un pas décisif.

Du point de vue de Leipzig, le projet complexe a également été un succès :les 7 participants de l'institut Leibniz pour la recherche troposphérique (TROPOS) et de l'université de Leipzig sont de retour en bonne santé et avec de précieuses données climatiques. Deux programmes de mesure essentiels à la recherche sur l'atmosphère arctique ont pu être menés à bien malgré les conditions météorologiques extrêmes et la couronne :un lidar à plusieurs longueurs d'onde a balayé les couches d'air au-dessus de Polarstern pendant toute l'expédition. En 369 jours, 640 millions d'impulsions laser se sont envolées dans le ciel et 112 gigaoctets de données ont été collectés. En juillet, l'équipe atmosphère de MOSAiC a pu mesurer la couche d'air la plus basse au-dessus de la banquise fondante avec un ballon captif. Dans une fenêtre de temps serrée, 33 ascensions en ballon ont été réalisées, au cours de laquelle un total de 31, 725 mètres de corde ont été déroulés et enroulés. Les mesures par ballon de TROPOS et de l'Université de Leipzig sont particulièrement importantes pour comprendre l'atmosphère polaire pendant la phase de fonte, car les mesures initialement prévues en parallèle avec les avions du Spitzberg ont dû être reportées à l'automne en raison de la pandémie corona.

« Nous sommes ravis que les plans ambitieux aient pour l'essentiel été réalisés malgré toutes les difficultés. Un point culminant sont certainement les aperçus de la troposphère au pôle Nord pendant l'hiver avec notre lidar. Personne n'a jamais été en mesure de l'observer si loin au nord au cours de la nuit polaire au large de MOSAiC, " dit le professeur Andreas Macke, Directeur de TROPOS. L'évaluation des données bat son plein, mais il y a des indications que la même chose s'applique à l'atmosphère comme à la glace au sol :« Il y a beaucoup d'indications que l'atmosphère de l'Arctique a déjà changé de manière significative. Nous avons vu plus de fumée que prévu. Les énormes incendies de forêt affectent apparemment les régions polaires. Même ces zones autrefois vierges semblent avoir atteint le « Pyrocène ». il faudra des mois avant que des résultats concrets soient disponibles, au cours de laquelle les données devront être examinées, analysés et discutés avant de pouvoir enfin être publiés. « Le fait que nous ayons mesuré à la fois l'atmosphère et le bilan énergétique au sol sur une année arctique complète contribuera grandement à notre compréhension du réchauffement de l'Arctique, " ajoute Macke.

À l'heure actuelle, la joie que les gens et la technologie aient survécu aux tensions l'emporte largement. Également chez le Dr Ronny Engelmann, scientifique et expert laser de TROPOS, qui est responsable des mesures de télédétection au sein du projet OCEANET sur Polarstern :« C'était fascinant de découvrir l'Arctique en hiver et d'être autorisé à se trouver dans une région où peu de personnes se sont déjà rendues à cette époque de l'année. scientifique, Je suis heureux que, grâce aux bons soins de mes collègues, notre équipement a pu durer un an et a également survécu au froid extrême de la nuit polaire avec des températures allant jusqu'à -40 degrés Celsius sans aucune panne. Les expériences des dix dernières années, durant laquelle notre conteneur OCEANET a été à bord du Polarstern, ont été d'une grande aide. Sans technologie stable, nous n'aurions jamais su quelles couches de poussière s'étaient déplacées à travers l'Arctique, " Le physicien Engelmann regarde en arrière. Le lidar a fonctionné du 28 septembre 2019 au 02 octobre 2020 sans aucune défaillance significative. Cela a été assuré par le Dr Ronny Engelmann, Hannes Griesche, Martin Radenz, Julian Hofer et le Dr Dietrich Althausen, dont certains ont passé jusqu'à quatre mois sur les cinq sections de la croisière. Même si les instruments de télédétection fonctionnent la plupart du temps automatiquement, ils nécessitent un entretien régulier :les lampes flash qui émettent les impulsions laser ont dû être changées cinq fois, par exemple, ou 60 litres d'azote liquide devaient être remplacés à chaque étalonnage du radiomètre à micro-ondes. Avec d'autres instruments tels que les radiomètres, caméra nuage, pluviomètre et photomètre sur le bac de mesure OCEANET de TROPOS, au total plus d'un téraoctet et demi de données ont été collectées et environ 60, 000 kWh d'électricité ont été consommés.

Alors que les instruments de télédétection sur le pont avant du Polarstern pouvaient pratiquement exécuter toute l'expédition, les équipes sur la glace n'avaient chacune qu'une courte fenêtre de temps, qu'il fallait utiliser le plus efficacement possible. L'équipe de ballons de TROPOS et de l'université de Leipzig a pu travailler sur la glace pendant 37 jours au total. Grâce au soutien des autres équipes, 33 ascensions en ballon ont été réalisées, dans lequel le ballon captif BELUGA, qui avait la taille d'un bus, pourrait mesurer les particules d'aérosol, rayonnement et paramètres météorologiques jusqu'à une hauteur de 1500 mètres au-dessus de la glace. Pour remplir le ballon plusieurs fois, 474 mètres cubes d'hélium ont été consommés et des trous jusqu'à 6 mètres de profondeur ont dû être forés dans la glace en dégel pour les ancres de glace. « Notre temps sur la glace a été court mais intense. Les nombreux étangs de fonte et les visites fréquentes d'ours polaires ont demandé beaucoup d'improvisation. Grâce au soutien de toute l'équipe MOSAiC, nous avons pu maîtriser des situations difficiles. Cela a rendu nos mesures de ballon très importantes. l'effort d'équipe d'une grande équipe dont je me souviendrai longtemps, " a déclaré Christian Pilz de TROPOS. Les profils verticaux que Pilz a enregistrés ainsi que les mesures de rayonnement de son collègue Michael Lonardi de l'Université de Leipzig fourniront des informations importantes sur la basse atmosphère de l'Arctique en été. Par exemple, l'équipe a pu enregistrer des températures de 14 degrés Celsius à une altitude de 300 mètres, même si la température au sol n'était que juste au-dessus du point de congélation. Sans ces mesures sur place, il ne serait pas possible d'estimer l'influence des couches d'air au sol sur la fonte des glaces de mer.

À l'origine, il était prévu d'étudier l'atmosphère proche du sol au-dessus de la banquise MOSAiC par ballon captif et les couches supérieures par avion au début de l'été. Cependant, en raison de la pandémie de corona, les vols via le Spitzberg n'étaient pas possibles à cette époque. Des échanges de ravitaillement et de personnel ont dû être organisés avec des navires de recherche allemands et la campagne d'avions a dû être reportée à septembre. "Les mesures avec le ballon captif de Leipzig sont donc des mesures d'aérosols in-situ importantes à MOSAiC dans cette couche d'air, ce qui est très important pour le climat de l'Arctique, " souligne Andreas Macke de TROPOS, "En tant que chercheur atmosphérique, Je suis particulièrement heureux que l'expérience du ballon ait été un succès pour la deuxième fois après 2017 et ait fourni des données très précieuses."

En septembre 2020, les avions de recherche allemands Polar 5 et Polar 6 de l'AWI ont été les premiers avions étrangers à décoller de l'aéroport de Longyearbyen pour plusieurs vols de mesure du Spitzberg au centre de l'Arctique pour étudier l'atmosphère dans le contexte de MOSAiC depuis le confinement de la couronne :"Avec les mesures étendues sur les rayonnements et les particules, nous voulons découvrir comment les nuages ​​dans l'Arctique affectent le réchauffement du sol. Dans les années récentes, l'Arctique s'est réchauffé plus que toute autre région de la planète. Les mécanismes de rétroaction mis en jeu sont très complexes et encore insuffisamment compris. Cette connaissance est indispensable, cependant, si les modèles climatiques doivent être en mesure d'estimer à quelle vitesse le climat va changer, même pour la région autour du pôle Nord, " explique le professeur Manfred Wendisch de l'Université de Leipzig, qui est également le porte-parole du Centre de recherche collaboratif "Arctic Climate Change" de la Fondation allemande pour la recherche (DFG). Le réseau comprend les universités de Brême, Cologne et Leipzig ainsi que l'AWI à Bremerhaven et le TROPOS à Leipzig. L'objectif du réseau de recherche est d'observer le changement climatique dramatique dans l'Arctique à l'aide de diverses méthodes afin d'améliorer la fiabilité des modèles et de permettre des prévisions plus précises d'un nouveau réchauffement dans l'Arctique. L'expédition MOSAiC y apportera une contribution significative et sera intensivement évaluée par les partenaires de l'alliance dans les mois à venir.

"Je suis très satisfait de la façon dont l'expédition MOSAiC a progressé, et quel succès complet cela a été. A travers l'expédition, nous pouvons fournir les données et observations climatiques dont l'humanité a un besoin si urgent pour prendre des décisions politiques fondamentales et urgentes en matière de protection du climat, " a déclaré le professeur Markus Rex, Chef d'expédition et responsable du projet MOSAiC, Institut Alfred Wegener, Centre Helmholtz pour la recherche polaire et marine (AWI). "Nous avons vu comment la glace de l'Arctique est en train de mourir. En été, même au pôle Nord, il était caractérisé par une fonte et une érosion importantes. Si nous ne faisons pas d'efforts immédiats et massifs pour lutter contre le réchauffement climatique, nous verrons bientôt des étés arctiques sans glace, ce qui aura des répercussions incalculables sur notre propre temps et climat. Bien qu'aujourd'hui, le centre de l'Arctique demeure une région fascinante, paysage gelé en hiver, la glace est deux fois moins épaisse qu'il y a 40 ans, et les températures hivernales que nous avons rencontrées étaient presque toujours de dix degrés plus élevées que celles que Fridtjof Nansen a connues lors de son expédition révolutionnaire dans l'Arctique il y a plus de 125 ans."

Le 20 septembre 2019, Polarstern a quitté le port norvégien de Tromsø, à destination du centre de l'Arctique, l'épicentre du changement climatique. Une fois là, le navire s'est laissé emprisonner dans la glace, et a commencé une dérive d'un an à travers le pôle Nord, complètement à la merci des forces naturelles - la route et la vitesse étaient uniquement déterminées par la dérive des glaces, alimenté par le vent et les courants. Au cours des cinq étapes de croisière de l'expédition, un total de 442 chercheurs, Les membres d'équipage du Polarstern, jeunes enquêteurs, des enseignants et des membres de la presse y ont participé. Sept navires, plusieurs avions et plus de 80 institutions de 20 pays ont été impliqués. Les chercheurs, originaires de 37 pays, avaient un objectif commun :étudier les interactions complexes dans le système climatique entre l'atmosphère, glace et océan, afin de mieux les représenter dans les modèles climatiques. Ils ont également exploré la vie dans le centre de l'Arctique pendant une année entière. Maintenant, ils sont rentrés chez eux avec une multitude d'impressions de l'Arctique en rapide transformation, et avec un trésor de données sans précédent, sur laquelle toute une génération de chercheurs en climatologie se concentrera sur l'analyse.

Du point de vue de Leipzig, la prochaine grande campagne de mesures en Arctique sera la mission « HALO (AC) » avec les avions de recherche allemands HALO et Polar 6 au printemps 2022. Le ballon captif BELUGA, d'autre part, retournera déjà dans le ciel arctique à la fin de l'été 2021, si les conditions pandémiques le permettent. Cette fois, cependant, de la terre ferme dans le village de recherche Ny-Ålesund au Spitzberg.