EPFL/PSI Ils réalisent une cartographie des aérosols dans l'Arctique

Des scientifiques de l’EPFL et de l'Institut Paul Scherrer (PSI) ont analysé la composition chimique et l’origine, humaine ou naturelle, des aérosols présents dans l'Arctique. Ce travail devrait permettre de mieux comprendre l’évolution du climat.

Les aérosols jouent un rôle central sur le réchauffement ou le refroidissement de la planète, mais leur influence n'est pas encore comprise, a indiqué mardi l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) dans un communiqué.

Ces particules, générées naturellement (volcans, forêts, océans) ou par des activités humaines (combustion, industrie), peuvent en effet contribuer à faire baisser la température en réfléchissant le rayonnement solaire vers l’espace, ou réchauffer l'atmosphère en absorbant le rayonnement solaire.

Ils sont également nécessaires dans la formation des nuages, qui, eux-mêmes, refroidissent l’atmosphère en réfléchissant les rayons du soleil vers l’espace, ou réémettent le rayonnement terrestre et réchauffent la surface. Ce dernier effet est particulièrement important dans l'Arctique.

Les équipes de Julia Schmale à l'EPFL et d'Imad El Haddad au PSI ont analysé des échantillons récoltés pendant plusieurs années par huit centres d’observation couvrant toute la circonférence de l’Arctique. Cette région est particulièrement importante pour la compréhension du changement climatique, car la température y augmente deux à trois fois plus rapidement qu’ailleurs.

«En sachant quels aérosols sont présents dans quelles régions, à quelle période de l’année, leur source et leur composition, nous pourrons mieux comprendre l’évolution du climat et prendre des mesures pour lutter contre la pollution», indique Julia Schmale, citée dans le communiqué.

Origine humaine en hiver, naturelle en été

Dans une première publication, les scientifiques ont étudié les aérosols organiques. Ces composants représentent environ 50% de la masse totale des particules, mais sont encore mal connus.

Ils ont constaté qu’en hiver, la présence d’aérosols d’origine humaine domine. Selon le phénomène de la «brume Arctique», chaque année, les émissions produites par l’industrie pétrolière et minière en Amérique du Nord, en Europe de l'Est et en Russie, sont en effet transportées en Arctique pendant l’hiver.

Par contre, en été, ce sont les aérosols organiques d’origine naturelle qui dominent. La quantité des aérosols d’origine humaine baisse donc, mais elle est remplacée par une quantité tout aussi importante d’aérosols biogéniques.

Impact du changement climatique

«Cette présence importante d’aérosols organiques d’origine naturelle est inattendue», souligne Julia Schmale. Cette production biogénique est notamment générée par les grandes forêts boréales et par le phytoplancton, un micro-organisme vivant dans les océans.

«Nous voyons ici les conséquences du réchauffement climatique. Les forêts se déplacent vers le nord, la banquise fond et laisse plus de place à l’océan, et donc plus de place pour ces micro-organismes», ajoute la spécialiste.

Dans une seconde publication, l’EPFL et le PSI ont travaillé avec les mêmes échantillons, mais ont analysé la composition et la provenance de tous les aérosols, organiques et inorganiques. Parmi cette seconde catégorie, les scientifiques ont trouvé du carbone noir, du sulfate, ou encore du sel marin.

Carbone noir

Or le carbone noir intéresse particulièrement la communauté scientifique, car il absorbe les radiations et contribue au réchauffement de la planète. «Nous savions que les régions actives dans l’extraction de gaz et de pétrole constituent d’importantes sources d’émissions de carbone noir, mais nous n’avions pas de données basées sur des mesures», note Julia Schmale.

«Grâce à cette étude, nous pouvons cartographier la provenance et la quantité de carbone noir émise tout au long de l’année et dans chaque région de l’Arctique, et donc recommander des mesures en conséquence», dit-elle.

L’EPFL et le PSI ont pu travailler sur ces données grâce à une collaboration avec des scientifiques en Allemagne, au Canada, au Danemark, aux Etats-Unis, en Finlande, en France, en Grèce, en Inde, en Italie, en Norvège, en Russie et en Slovénie.

Les huit stations de mesure sont en effet gérées par des groupes de recherche de nombreux pays. Les deux laboratoires suisses se sont ensuite chargés de l’analyse des échantillons. Ces travaux sont publiés dans les revues Nature Geoscience et Environmental Research Letters.