Pour Stéphane Borrmann, une journée de travail de détective en haute altitude commence tôt. Il se réveille vers 05h30 dans un hôtel de la périphérie de Katmandou, Népal. Après un petit déjeuner rapide, lui et son équipe sont conduits à l'aéroport de la ville. Leur travail consiste à préparer un avion d'espionnage russe converti afin qu'il puisse enquêter sur l'un des plus grands mystères de l'atmosphère.

Le professeur Borrmann est physicien de l'atmosphère à l'Université Johannes Gutenberg et à l'Institut Max Planck de chimie de Mayence, Allemagne. Il s'intéresse au système complexe de nuages ​​et d'aérosols qui se forme sur une grande partie de l'Asie du Sud dans le cadre de la mousson. L'Himalaya force l'air vers le haut, formant une énorme masse de nuages ​​tourbillonnants. Cela agit «comme un aspirateur», explique le professeur Borrmann, aspirer la pollution de l'air dans toute l'Asie. En 2009, les satellites ont détecté qu'une couche d'aérosol - une suspension de minuscules particules - s'accumulait juste au-dessus des nuages ​​à une altitude d'environ 14 à 18 km. Mais personne ne savait de quoi il était fait.

Le Pr Borrmann et son équipe ont voulu en savoir plus car il semblait probable que cette couche, connue sous le nom de couche d'aérosol troposphérique asiatique (ATAL), pourrait avoir un effet important et non diagnostiqué sur le climat de notre planète. Les aérosols reflètent généralement la lumière du soleil et sont également connus pour être des graines importantes pour les nuages. On s'attendait donc à ce que l'ATAL puisse produire des effets de refroidissement régionaux, mais leur importance n'était pas claire.

Il y avait aussi un autre aspect du mystère. L'air à cette altitude, au-dessus du système de mousson déchaîné ci-dessous, est très stable, ce qui donne aux particules d'aérosol beaucoup de temps pour agir comme des surfaces sur lesquelles des réactions chimiques inhabituelles peuvent avoir lieu. Cela pourrait créer une gamme de polluants qui pourraient se répandre largement dans l'atmosphère. Mais personne n'avait la moindre idée de ce que serait cette chimie.

C'est ce qui a amené le Pr Borrmann et son équipe à l'aéroport de Katmandou en juillet 2017 :découvrir ce qui se passait dans ce mystérieux ATAL dans le cadre de leur projet EXCATRO. Ils sont arrivés vers 6h30 à une entrée arrière tenue par quelques soldats qui ont vérifié leurs noms contre une liste manuscrite. Ensuite, ils ont été conduits dans un immense hangar. À l'intérieur se trouvaient un avion de recherche spécial et une série de bancs contenant des instruments scientifiques, pas seulement ceux de l'équipe du professeur Borrmann, mais ceux appartenant à 15 autres équipes du monde entier. "C'est le chaos, " a déclaré le professeur Borrmann. "Des câbles et des outils partout."

Katmandou

Le professeur Borrmann et son équipe préparent et calibrent 11 instruments différents. Mais leurs pièces de kit les plus prisées sont deux spectromètres de masse à sensibilité unique, instruments qui séparent et mesurent les gaz traces en fonction de leur masse. Il faut quelques heures pour vérifier et calibrer les instruments et les fixer à l'extérieur de l'avion, y compris sous les ailes pour que l'air circule. Puis, parce qu'il n'y a pas assez d'espace pour les tracteurs près du hangar, une vingtaine de chercheurs poussent l'avion là où le pilote russe, la seule personne qui montera, peut allumer ses moteurs.

Il y a peu d'avions qui peuvent voler aussi haut que celui-ci, un russe M-55 Geophysica. Les vols commerciaux croisent à une altitude d'environ 11 km mais cet avion peut atteindre plus de 20 km. Les pilotes doivent porter une combinaison pressurisée dans l'avion monoplace. L'organisation des vols était délicate dans une région aux tensions politiques. Le professeur Borrmann dit qu'il a fallu quatre ans de diplomatie de haut niveau pour parvenir à un accord pour piloter l'avion dans l'espace aérien népalais et indien.

Une fois là-haut, les instruments doivent fonctionner automatiquement et il n'y a pas grand-chose que le professeur Borrmann ou quiconque puisse faire, à part s'inquiéter. Il dit que la température là-haut est de -85 ^o C et donc les instruments sont soumis à un stress incroyable. Voler à travers les nuages ​​peut également devenir très turbulent. "Il y a un million de petites choses qui peuvent provoquer un échec, " il a dit.

Un téléphone satellite dans l'avion renvoie des messages SMS au sol avec des lectures sur l'état des instruments. Les chercheurs sont assis dans le hangar et regardent les mises à jour arriver sur grand écran. Tout est pour la plupart calme. A quelques reprises, dit le professeur Borrmann, les instruments sont tombés en panne, il a donc envoyé un SMS leur demandant de s'éteindre et de se rallumer. Heureusement, ça a marché.

En fin d'après-midi, l'avion atterrit et le pilote fait un débriefing de 20 minutes en russe (dont parle le professeur Borrmann, un peu). Il est important de comprendre la trajectoire de vol exacte sur laquelle les instruments ont obtenu leurs données afin que la chimie de la couche d'aérosol puisse être comprise en termes spatiaux. Ensuite, il y a une ruée pour décharger les instruments et télécharger les données.

C'est à ce moment-là qu'un jour le professeur Borrmann a eu un moment qu'il a dit qu'il n'oublierait jamais. "Depuis les traces du temps, Je pouvais voir la ligne bleue représentant le nitrate monter et monter, " il a dit. Il était assez évident pour lui alors et là que l'ATAL était composé en grande partie de sels de nitrate, et l'équipe a confirmé plus tard qu'il s'agissait de nitrate d'ammonium. "Pour quelques minutes, J'étais le seul scientifique au monde à connaître la réponse à cet énorme mystère."

Pollution à l'ammoniac

Ce n'était pas tout à fait une surprise que l'ammoniac soit le principal coupable dans l'ATAL. Le nord du sous-continent indien est connu pour être l'un des points chauds du monde pour la pollution à l'ammoniac, parce que tant d'engrais y est produit et utilisé. Ces activités libèrent de l'ammoniac dans l'air, qui peuvent alors réagir avec les oxydes d'azote et les oxydes de soufre pour former des aérosols. Quelques vols de ballons de recherche avaient déjà fourni des indices préliminaires qu'il était là en 2018. Le professeur Borrmann et ses collègues l'ont prouvé et ont fourni d'énormes détails sur la distribution et les concentrations des aérosols de nitrate.

Peu après le début de la campagne de vols de mesure, Le professeur Borrmann dit qu'il a reçu des messages mémorables. "Après deux ou trois vols, nous avons reçu des e-mails de collègues de la NASA, " Il a dit. " Et ils ont essentiellement dit:" Nous regardons votre avion voler sur notre radar. Que diable faites-vous?"

Cela ne devrait peut-être pas être une surprise que la NASA prenne note d'un avion russe à haute altitude.

De toute façon, cet échange a conduit à la prochaine phase des travaux du professeur Borrmann. Le plan, en collaboration avec la NASA, est de déterminer quel type de chimie se produit ensuite dans la couche d'aérosol et comment cela pourrait affecter notre climat. Quelques semaines après la fin de la mousson d'été, la couche d'aérosol aurait dû avoir le temps de subir une chimie et de commencer à se disperser et à s'éloigner. Le professeur Borrmann et son équipe prévoyaient une campagne de vols utilisant un avion de recherche américain au-dessus du Japon au bon moment de l'année en 2020 pour effectuer d'autres mesures. Cela a été annulé en raison de la pandémie de coronavirus et des vols similaires en provenance de Corée du Sud sont désormais prévus pour 2021. "Nous voulons voir ce qu'il advient de ces particules à mesure qu'elles vieillissent, " a déclaré le professeur Borrmann.