Il est clair que l'augmentation des émissions de gaz à effet de serre est le principal moteur du réchauffement climatique. Mais au niveau régional, plusieurs autres facteurs sont en jeu. C'est particulièrement vrai dans l'Arctique, une immense région océanique autour du pôle Nord qui se réchauffe deux à trois fois plus vite que le reste de la planète. Une conséquence de la fonte de la calotte glaciaire arctique est une réduction de l'albédo, qui est la capacité des surfaces à réfléchir une certaine quantité de rayonnement solaire. Les surfaces brillantes de la Terre comme les glaciers, la neige et les nuages ​​ont une réflectivité élevée. Au fur et à mesure que la neige et la glace diminuent, l'albédo diminue et plus de rayonnement est absorbé par la Terre, entraînant une élévation de la température près de la surface.

L'autre régional, Pourtant, un facteur beaucoup plus complexe auquel les scientifiques doivent prêter une attention particulière est lié à la façon dont les nuages ​​et les aérosols interagissent. Les aérosols sont de minuscules particules en suspension dans l'air; ils viennent dans une large gamme de tailles et de compositions et peuvent se produire naturellement, comme les embruns marins, les émissions microbiennes marines ou les incendies de forêt (comme en Sibérie) - ou être produites par l'activité humaine, par exemple de la combustion de combustibles fossiles ou de l'agriculture. Sans aérosols, les nuages ​​ne peuvent pas se former car ils servent de surface sur laquelle les molécules d'eau forment des gouttelettes. En raison de ce rôle, et plus précisément à la façon dont ils affectent la quantité de rayonnement solaire qui atteint la surface de la Terre, et le rayonnement terrestre qui quitte la Terre, les aérosols sont un élément essentiel de la régulation du climat et du climat arctique en particulier.

"Beaucoup de points d'interrogation"

Dans un article publié en Nature Changement Climatique le 8 février, Julia Schmalé, le responsable du Laboratoire de recherche sur les environnements extrêmes de l'EPFL, alerte la communauté scientifique sur la nécessité d'une meilleure compréhension des processus liés aux aérosols. « La façon dont l'albédo est affecté par la glace est assez bien comprise - il existe des valeurs maximales et minimales établies, par exemple, " dit Schmale. " Mais quand il s'agit de groupes d'aérosols, il y a beaucoup de variables à considérer :vont-ils réfléchir ou absorber la lumière, formeront-ils un nuage, sont-ils naturels ou anthropiques, Vont-ils rester sur place ou parcourir de longues distances, etc. Il y a beaucoup de points d'interrogation là-bas, et nous devons trouver les réponses. » Elle a travaillé sur l'article avec deux coauteurs :Paul Zieger et Annica M. L. Ekman, tous deux du Bolin Center for Climate Research de l'Université de Stockholm.

Schmale a effectué plusieurs expéditions de recherche au pôle Nord, plus récemment au début de 2020 sur le brise-glace allemand Polarstern. Elle a vu de ses propres yeux que le climat arctique a tendance à changer le plus rapidement en hiver, bien qu'il n'y ait pas d'albédo pendant cette période d'obscurité de 24 heures. Les scientifiques ne savent toujours pas pourquoi. Une des raisons pourrait être que les nuages ​​présents en hiver réfléchissent la chaleur de la Terre vers le sol; cela se produit à des degrés divers selon les cycles naturels et la quantité d'aérosol dans l'air. Cela élèverait les températures au-dessus de la masse de glace arctique, mais le processus est extrêmement compliqué en raison de la large gamme de types d'aérosols et des différences dans leur capacité à réfléchir et à absorber la lumière. "Peu d'observations ont été faites sur ce phénomène car, afin de mener des recherches dans l'Arctique en hiver, vous devez bloquer un brise-glace, des scientifiques et du matériel de recherche pour toute la saison, " dit Schmale.

Améliorer les modèles météorologiques

Bien que de nombreuses expéditions de recherche aient déjà été menées dans l'Arctique, beaucoup reste à explorer. Une option pourrait être de collecter toutes les découvertes faites jusqu'à présent sur le réchauffement de l'Arctique et de les utiliser pour améliorer les modèles météorologiques existants. « Un gros effort est nécessaire tout de suite, sinon, nous serons toujours en retard pour comprendre ce qui se passe. Les observations que nous avons déjà faites pourraient être utilisées pour améliorer nos modèles. Une mine d'informations est disponible, mais il n'a pas été trié de la bonne manière pour établir des liens entre les différents processus. Par exemple, nos modèles ne peuvent actuellement pas nous dire quels types d'aérosols contribuent le plus au changement climatique, qu'elles soient locales ou anthropiques, " dit Schmale.

Dans leur papier, l'équipe de recherche propose trois mesures qui pourraient être prises pour mieux comprendre le climat arctique et le rôle joué par les aérosols. Ils proposent de créer un espace interactif, Open source, plate-forme virtuelle qui compile toutes les connaissances de l'Arctique à ce jour. Ils citent en exemple le programme International Arctic Systems for Observing the Atmosphere (IASOA); l'IASOA coordonne les activités des différents observatoires arctiques afin de fournir un réseau international de collaboration pour la recherche et les opérations sur l'atmosphère arctique. "Nous devons améliorer nos modèles climatiques car ce qui se passe dans l'Arctique finira par se propager ailleurs. Cela affecte déjà le climat dans d'autres parties de l'hémisphère nord, comme nous l'avons vu avec la fonte des glaciers et l'élévation du niveau de la mer au Groenland. Et pour développer de meilleurs modèles, une meilleure compréhension du rôle des aérosols sera cruciale. Ils ont un impact majeur sur le climat et la santé humaine, " dit Schmale.