Une étude de l'EPFL suggère que les émissions du transport maritime influencent la formation de nuages ayant un impact sur le climat et pourraient affecter les processus climatiques régionaux bien au-delà de la région polaire.Au cours des dernières décennies, l’Arctique a perdu environ la moitié de sa banquise de septembre, soit une superficie équivalente à près de deux fois celle de la Suisse. À l’instar du recul des glaciers alpins, la transformation radicale de l’écosystème polaire se déroule à un rythme rarement observé dans la nature.Parallèlement, la fonte de l’Arctique ouvre des routes maritimes jusqu’à présent inaccessibles. Selon de récentes estimations, le trafic maritime dans l’Arctique a augmenté de 40% au cours des 12 dernières années, et d’ici 2100, le trafic dans la région polaire devrait connaitre un trafic qui dépasse celui des canaux de Suez et de Panama. De plus, le contexte géopolitique actuel au Moyen-Orient et le blocage du détroit d’Ormuz aggravent la situation en détournant le transit des navires vers le cercle arctique.Cependant, l’impact d’une augmentation soudaine du trafic suscite des inquiétudes pour la qualité de l'air atmosphérique polaire. C’est l’objet d’une étude menée par Julia Schmale, professeure assistante tenure-track, et Benjamin Heutte, doctorant au Laboratoire de recherche sur les environnements extrêmes, qui a évalué l'impact des émissions d'aérosols provenant des navires opérant dans les eaux polaires.Publiée dans Environmental Research Letters, l’étude révèle que les émissions d’un seul navire augmentaient le pouvoir radiatif des nuages locaux de près de 22%, ce qui signifie que les nuages retenaient nettement plus de chaleur que dans des conditions normales. Ces changements dans l’écosystème polaire peuvent influencer les processus climatiques régionaux et affecter les conditions météorologiques aux latitudes plus basses, au-delà de la région polaire.Tirer parti de données « indésirables »L'étude a été menée à bord du navire de recherche Polarstern dans le cadre de l'expédition MOSAIC, dont l'objectif était de mieux comprendre le changement climatique rapide en Arctique. L'équipe de Julia Schmale s'est attachée à comprendre la contribution des aérosols à ces changements, ainsi que l'interaction entre les aérosols et les nuages.Les scientifiques souhaitaient mesurer les aérosols naturels locaux, ainsi que la pollution transportée des latitudes moyennes vers les régions polaires. Cependant, en réalité, une grande partie de leurs données se trouvait contaminée par le navire de recherche lui-même. Les vents persistants qui soufflaient de la même direction pendant une grande partie de l’année avaient transporté les émissions d’échappement du Polarstern vers les prises d’échantillonnage. « 60% de nos données étaient contaminées par notre propre navire », évalue Julia Schmale. « Contrairement au fond arctique relativement propre, les émissions du navire ont produit des pics de concentration 10 à 100 fois supérieurs au niveau de fond habituel », ajoute Benjamin Heutte.Bien que ce n’était pas son objectif principal au départ, l’équipe a décidé de profiter de cette expérience atmosphérique involontaire, en étudiant précisément l’impact des gaz d’échappement du navire sur les nuages. « La présence du bateau a modifié l’atmosphère et nous avons mesuré cet impact », détaille Julia Schmale.Une couverture nuageuse chaudeJulia Schmale et Benjamin Heutte ont mesuré la concentration en particules, ainsi que leur distribution granulométrique, et le nombre de noyaux de condensation autour desquels se forment les gouttelettes nuageuses. « Nous avons utilisé le carbone noir pour comprendre la pollution provenant du navire et d’autres composants chimiques », explique Julia Schmale. Afin de caractériser pleinement les interactions entre les aérosols et les nuages, ces observations ont été complétées par celles d’autres groupes de recherche.La sensibilité des nuages aux gaz d’échappement des navires a été mesurée pendant la saison estivale, période où le trafic maritime est le plus intense. « Les nuages contaminés peuvent agir comme une couverture. Ils réchauffent davantage la surface qu’un nuage vierge. Dans notre cas, nous avons constaté qu’un nuage pollué pouvait entraîner une fonte accélérée de la banquise », poursuit la professeure.L’un des plus grands défis consistait à déterminer jusqu’à quelle distance la pollution pouvait être détectée tout en continuant d’influencer la formation des nuages. « Nous avons dû nous appuyer sur des modèles pour simuler l’évolution physique et chimique des émissions à mesure qu’elles se dispersaient dans l’atmosphère », complète Benjamin Heutte.« Même en utilisant l’un des carburants les plus propres, à très faible teneur en soufre, nous avons observé un impact notable. L’utilisation de carburants propres est un pas dans la bonne direction, mais ce n’est pas suffisant », note Julia Schmale.Pour évaluer l’impact réel du trafic maritime dans l’Arctique, les chercheurs et chercheuses ont extrapolé les résultats obtenus à partir d’un seul navire et les ont intégrés dans des modèles tenant compte de facteurs tels que le type de carburant, la technologie des moteurs et les routes maritimes. « De plus, remarque Julia Schmale, il y a des impacts sur l’écosystème arctique dus au dépôt de nutriments et de contaminants provenant des gaz d’échappement. »De l’Arctique à la SuisseL’impact des changements climatiques dans l’Arctique peut s’étendre bien au-delà du cercle polaire. La superficie de la banquise détermine la température de l’air et l’humidité des régions de hautes latitudes. À l’approche de la saison hivernale, la quantité de banquise qui se forme a un effet important sur le vortex polaire, qui influence le climat hivernal des latitudes plus basses. Une réduction de la banquise pourrait augmenter la quantité d’humidité disponible dans les masses d’air froid, modifiant potentiellement les régimes de précipitations hivernales en Europe, ce qui pourrait se traduire par des chutes de neige plus importantes en Suisse.Prochaine mission : la station polaire Tara La modélisation de l’impact du transport maritime dans l’Arctique fait partie de la proposition de recherche de Julia Schmale pour le consortium de la station polaire Tara. À bord de la station polaire Tara, qui partira de Lorient, en France, pour l’Arctique central le 19 juillet, les chercheuses et chercheurs collecteront des données sur les processus atmosphériques, le climat, les contaminants et la biodiversité. Les informations recueillies aideront les politiques à définir des structures de gouvernance durables pour protéger une région qui se réchauffe près de quatre fois plus vite que la moyenne mondiale.