Avec des rubans de lumière dansants visibles dans le ciel, une équipe de chercheurs a effectué une série de vols panoramiques et parfois orageux dans le froid inconnu, essayant d'en savoir plus sur la raison pour laquelle l'un des endroits les plus glacials de la planète se réchauffe à un rythme fébrile.

Les chercheurs - une scientifique atmosphérique de l'Université de Miami et ses deux doctorants. étudiants - ont pris les vols dans le cadre d'une campagne de terrain de près de deux mois visant à déterminer dans quelle mesure les nuages ​​générés par les épidémies d'air froid marin (MCAO) reflètent et contribuent potentiellement au réchauffement rapide de l'Arctique tout en entretenant le plus événements météorologiques extrêmes de cette région polaire.

"L'Arctique évolue rapidement, se réchauffant à un rythme deux à quatre fois plus rapide que la moyenne mondiale", a déclaré Paquita Zuidema, professeur et présidente des sciences atmosphériques à l'École Rosenstiel des sciences marines, atmosphériques et de la Terre et chercheuse principale du CAESAR. , ou expérience d'épidémie d'air froid dans la région subarctique.

"Un consensus sur pourquoi et comment cela se produit fait encore défaut, et des questions demeurent sur la manière dont les nuages ​​contribuent ou simplement réagissent à ces changements. Plus nous en apprendrons maintenant sur le comportement des nuages ​​arctiques, mieux nous pourrons prédire l'Arctique du futur. Quoi qu'il en soit, à mesure que l'Arctique devient plus accessible, nous devrons améliorer les prévisions météorologiques dans l'une des régions les plus mal observées de la planète."

Les MCAO, qui peuvent avoir un impact sur les conditions météorologiques dans le monde entier, se produisent lorsque de l'air froid et sec se déplace au-dessus des eaux chaudes des océans, la différence de température de l'air et de la mer provoquant le rejet par l'océan de grandes quantités de chaleur et d'humidité dans l'air. Dans le cadre de cet échange d'énergie extrême entre l'air et la mer, une vaste couche limite de nuages ​​convectifs se forme, produisant parfois d'intenses dépressions polaires semblables à celles d'un ouragan.

Ces nuages ​​sont de nature complexe, constitués à la fois de glace et de liquide. Mais on sait peu de choses sur la façon dont ils se forment et évoluent. "Comprendre comment ces nuages ​​répartissent leur humidité entre liquide et glace n'est pas encore très bien représenté dans les modèles", a déclaré Zuidema.

"Et cela commence à être un gros problème parce que les nuages ​​​​liquides reflètent beaucoup de lumière solaire. Les nuages ​​​​de glace ont tendance à simplement neiger sur le sol ou sur l'océan. Nous voulons donc savoir, dans les nuages ​​très froids, quelle quantité d'humidité est liquide. et quelle est la quantité de glace, et pourquoi et comment ce changement se produit ? 

Et c'est là qu'intervient CAESAR. Au cours du récent camp de terrain organisé par le Centre national pour la recherche atmosphérique de la National Science Foundation, les étudiants diplômés de Zuidema et Rosenstiel School, Sam Ephraim et Tyler Tatro, ont décollé de Kiruna, en Suède, à bord d'un avion C-130 Hercules. , en voyageant jusqu'à la lisière de la banquise arctique au large du Groenland et en utilisant une suite d'instruments qui ont collecté une multitude de données.

Les dropsondes lancées par le C-130 ont enregistré des données in situ sur le vent, la température et l'humidité lors de leur déplacement vertical dans l'atmosphère. Les lidars, radars et radiomètres embarqués ont déterminé la proportion de glace et d'eau dans les nuages. Les instruments montés sur les ailes de l'avion échantillonnaient les propriétés des nuages, tandis que les prises d'air collectaient les aérosols pour analyse.

Des scientifiques de huit autres universités aux États-Unis ainsi que de l'Université de Stockholm en Suède, de l'Université d'Oslo en Norvège et du Laboratoire de recherche naval des États-Unis ont également participé à la campagne sur le terrain. Ils examinent l’impact des aérosols, de l’air de la stratosphère et de la dynamique à petite échelle sur le développement des nuages. Des modélisateurs ont également été sollicités pour faciliter un transfert plus rapide des connaissances.

Pour Ephraim, qui a participé à quatre des huit vols CAESAR, la campagne a été plus qu'une occasion d'observer des scientifiques de haut niveau au travail. Il a joué un rôle essentiel dans le succès de la mission, en faisant fonctionner le radiomètre qui mesurait la quantité de rayonnement émis par la vapeur d'eau et l'eau liquide dans l'air. De plus, il a aidé à organiser des briefings sur les prévisions météorologiques pour l'équipe de scientifiques qui déterminaient si les vols de chaque jour de la campagne décolleraient ou seraient cloués au sol.

"C'est une chose de s'asseoir dans une salle de classe ou devant un ordinateur et de regarder des données sur les épidémies d'air froid que d'autres personnes ont recueillies lors d'autres campagnes sur le terrain, mais c'en est une autre de pouvoir les voir de ses propres yeux et de jouer un rôle actif dans la recherche", a déclaré Ephraim, qui, lorsqu'il était petit garçon, a décidé qu'il voulait faire carrière en météorologie après avoir regardé plusieurs heures de couverture de Weather Channel.

"L'ensemble de notre déploiement a été incroyable", a-t-il poursuivi. "Nous avons vu pas mal d'aurores boréales. Elles étaient extrêmement actives pendant la période où nous étions là-bas. Et pendant les vols, voir la transition entre un ciel clair et ensoleillé sur la banquise et des conditions orageuses était tout simplement remarquable."

Tatro, qui étudie la combustion de la biomasse et les interactions entre les nuages ​​d'aérosols au-dessus de l'Afrique, a également aidé à faire fonctionner le radiomètre et à planifier certains vols. Pour lui, la campagne représentait « la science issue des manuels scolaires qui prend vie ».

"J'ai eu une idée de l'ampleur de la communauté qui existe dans la science de l'atmosphère", a-t-il déclaré. "J'ai vu les noms de scientifiques de renom dans des livres et dans des articles de recherche. Les voir en action et collaborer avec eux m'a donné une idée de leur passion pour leur travail."

L'analyse préliminaire des données CAESAR est actuellement en cours, avec une session dédiée à la campagne proposée pour une prochaine réunion de la Société météorologique américaine, selon Zuidema.

Fourni par l'Université de Miami