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Le climat de l’Arctique livre lentement ses secrets

Le brise-glace allemande Polarstern lors de l’expédition internationale MOSAIC, dans l’Arctique, en 2019-2020

Le brise-glace allemande Polarstern lors de l’expédition internationale MOSAIC, dans l’Arctique, en 2019-2020, © picture alliance/dpa/Alfred-Wegener-Institut | Steffen Graupner

11.02.2022 - Article

En 2019-2020, des scientifiques de 20 pays ont participé à une expédition exceptionnelle au centre de l’Arctique à bord du navire allemand Polarstern. Ils publient les premiers résultats de leurs observations. Des clés pour mieux comprendre le climat mondial.

Depuis les années 1980, la banquise arctique a perdu la moitié de sa superficie. Et la température à sa surface s’est réchauffée deux fois plus vite que sur le reste de la planète. Or, on le sait, l’évolution du climat de l’Arctique est une clé pour mieux appréhender le réchauffement climatique global. Mais jusqu’à présent, les données manquaient pour en obtenir une compréhension à la fois globale et fine. L’expédition MOSAIC, une aventure polaire hors norme lancée en 2019, avait pour objectif de combler cette lacune. Ses premiers résultats ont été publiés cette semaine.

Les scientifiques ont fait paraître conjointement trois articles dans la revue scientifique Elementa. Ils y décrivent les observations faites pendant un an, de septembre 2019 à octobre 2020. Armés de capteurs autonomes, ils ont pu mesurer des centaines de paramètres dans l’atmosphère, la glace et l’océan. Ils sont parvenus à étudier un cycle annuel complet du climat de l’Arctique, avec des mesures coordonnées en temps réel.

MOSAIC, l’expédition de tous les superlatifs

Le dispositif mis en œuvre était exceptionnel. Pendant un an, des chercheurs de 20 pays se sont relayés à bord du brise-glace Polarstern, un navire scientifique allemand spécialisé dans la recherche océanographique et les expéditions polaires. Pour pouvoir atteindre le centre de l’océan Arctique, le Polarstern s’est laissé prendre dans les glaces puis dériver avec la banquise. C’était la seule manière d’étudier sur une année complète cette partie du globe en hiver. L’expédition était dirigée par l’Institut Alfred Wegener (AWI) de Bremerhaven et financée en majeure partie par le ministère allemand de l’Education et de la recherche.

Première surprise

Des scientifiques d’une vingtaine de pays ont participé à l’expédition MOSAIC pour collecter des données inédites sur le climat de l’Arctique, son évolution et son rôle dans la dynamique climatique mondiale.
Des scientifiques d’une vingtaine de pays ont participé à l’expédition MOSAIC pour collecter des données inédites sur le climat de l’Arctique, son évolution et son rôle dans la dynamique climatique mondiale.© picture alliance / ZUMAPRESS.com | Stefan Hendricks

Très vite, les participants ont été confrontés à une surprise : l’iceberg auquel s’était accroché le Polarstern a dérivé plus rapidement que prévu. L’analyse de l’atmosphère a permis de mettre en évidence l’une des causes du phénomène. « En hiver, des températures particulièrement froides règnent à proximité de la surface (de la glace), entraînant des vents forts persistants », analyse Marcel Nicolaus, spécialiste de la banquise de l’AWI. De janvier à mars, les pressions atmosphériques et les vents provoquent un « courant polaire particulièrement fort, qui s’ajoute à un trou d’ampleur maximale dans la couche d’ozone au niveau de la stratosphère ».

De leur côté, les océanologues de l’équipe ont analysé la température et la salinité de l’eau jusqu’à une profondeur de plusieurs centaines de mètres. Avec à la clé, une deuxième observation essentielle : « Nous avons constaté une interpénétration croissante entre les couches superficielles de l’océan et les masses d’eau chaude plus profondes au centre de l’Arctique, et ce sur toute l’année », explique Céline Heuzé, océanographe de l’Université de Göteborg. Les chercheurs ont ainsi pu réaliser la première cartographie complète des courants océaniques de l’Arctique sur un cycle annuel complet.

Ces mesures ont été croisées avec celles réalisées à terre, à proximité du navire et dans un rayon allant jusqu’à 50 kilomètres. Cela a permis d’élaborer un panorama complet des phénomènes de l’échelle locale jusqu’à l’échelle régionale.

Le vent, la banquise et la neige

Les expeditions dans l’Arctique permettent des rencontres hors du commun et parfois… des images inattendues !
Les expeditions dans l’Arctique permettent des rencontres hors du commun et parfois… des images inattendues !© picture alliance / ZUMAPRESS.com | Esther Horvath

Les scientifiques ont, par ailleurs, minutieusement observé l’effet des vents sur la banquise et ses modifications (tensions dans la glace, fissures, hauteur des amoncellements de neige, etc.). « Nous avons pu montrer », explique Marcel Nicolaus, « que des phénomènes atmosphériques ponctuels (tempêtes en hiver, périodes de chaleur au printemps, fonte des glaces en été, précipitation à l’automne) influent fortement sur les propriétés de la neige et de la banquise dans les mois suivants ».

Or, la neige isole la banquise de l’atmosphère, réfléchit la majeure partie du rayonnement solaire et contient de l’eau douce« . Les chercheurs en tirent des conclusions importantes :  »nous devons observer la neige beaucoup plus en détail pour élaborer nos futures modélisations, ainsi que pour interpréter les images (de la banquise) fournies par les satellites« , souligne M. Nicolaus. Ces observations permettront aussi de mieux évaluer la marge d’incertitude qu’il faut appliquer aux données satellite existantes.

La fonte de la banquise s’accélère

Concernant les mouvements et les ruptures de la banquise, Matthew Shupe, chercheur au CIRES (Cooperative Institute For Research In Environmental Sciences)/ NOAA (National Oceanic And Atmospheric Administration), ajoute :  »Nous avons observé plus d’une vingtaine de cyclones et de tempêtes de différentes intensités«  pour les décrire avec une précision sans précédent.  »Pendant ces tempêtes, des masses d’eau chaude se déplacent dans le centre de l’océan Arctique, et les nuages provoquent des variations significatives de tous les paramètres du bilan climatique à la surface. Cela influe sur la température de la banquise et provoque sa croissance ou sa fonte.« 

Les scientifiques sont parvenus à étudier ce phénomène à l’échelle locale, mais aussi sur de plus grandes distances, contribuant à une meilleure compréhension de cycles importants pour l’évolution du climat.

Ces premiers travaux d’observation ont vocation à servir de base pour poursuivre les recherches sur le climat de l’Arctique et sur son rôle dans l’évolution du climat global. Le physicien Markus Rex, directeur de l’expédition MOSAIC, se félicite de l’ambiance de travail coopérative et productive qui règne jusqu’à aujourd’hui au sein de son équipe internationale. Il est fier des résultats obtenus.  »C’est fascinant de voir avec quelle précision nous parvenons à décrire les différents processus, puis à les mettre en corrélation les uns avec les autres« , dit-il.

A.L.

En savoir plus (en anglais/ allemand)

Un aperçu des résultats de l'expédition en vidéo (en anglais)

 

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