De nouveaux vols comblent une lacune de 20 ans dans l'étude des nuages antarctiques

Les nuages antarctiques n'ont pas fait l'objet de mesures d'aérosols par vol comparables depuis 20 ans, car les précédentes campagnes de recherche étaient limitées aux régions côtières, laissant l'immense intérieur du Plateau Antarctique inobservé. Ce manque de données sur deux décennies a entravé le développement d'**IGA** (Indicateurs globaux de l'atmosphère) précis utilisés pour modéliser le climat de la Terre. La récente campagne de vol SANAT a enfin comblé ce vide, utilisant l'avion de recherche Polar 6 pour collecter les premières données d'aérosols à haute altitude au cœur de l'intérieur du continent.

Pourquoi les nuages antarctiques n'ont-ils pas été étudiés depuis 20 ans ?

Les nuages antarctiques ont manqué d'études approfondies par vol pendant deux décennies principalement en raison des difficultés logistiques extrêmes liées à l'exploitation d'aéronefs dans l'intérieur profond et d'une concentration scientifique historique sur la distribution des aérosols côtiers. La campagne SANAT, une collaboration entre l'Alfred Wegener Institute (AWI), TROPOS et le Max Planck Institute for Chemistry, représente la première mission à déployer des capteurs modernes au-delà du 80e parallèle sud.

Le manque de données antérieur a créé des incertitudes significatives dans notre interprétation des IGA et d'autres mesures climatiques. Selon le Dr. Frank Stratmann du Leibniz Institute for Tropospheric Research (TROPOS), les dernières mesures comparables ont eu lieu à une époque technologique radicalement différente. En volant profondément dans le Plateau Antarctique, l'équipe a dépassé le « biais côtier » des décennies passées pour comprendre comment les particules se comportent au-dessus des massives calottes glaciaires de haute altitude qui définissent le cœur du continent.

Pour surmonter ces défis, l'équipe de recherche a utilisé le Polar 6, un laboratoire volant spécialisé. Cet avion permet aux scientifiques d'explorer des régions autrement inaccessibles, fournissant un profil vertical et horizontal de l'atmosphère. Ces mesures sont essentielles pour comprendre la distribution spatiale des aérosols et des gaz à l'état de trace en Antarctique, qui servent de modèle à la formation des nuages dans l'air le plus pur du monde.

L'albédo antarctique et le refroidissement global

L'effet d'albédo antarctique est un régulateur climatique critique où les surfaces de glace blanche et les nuages réfléchissent jusqu'à 80 % du rayonnement solaire entrant vers l'espace. Ce processus empêche les régions polaires d'absorber une chaleur excessive, agissant efficacement comme le principal radiateur de la Terre. Tout changement dans la fréquence ou la composition des nuages impacte directement la capacité de la planète à maintenir un équilibre thermique stable.

Les nuages en Antarctique ne sont pas de simples éléments passifs du ciel ; ils participent activement au bilan radiatif. Contrairement aux nuages des régions polluées, les nuages antarctiques se forment dans un environnement avec des concentrations d'aérosols très faibles. Cela les rend hypersensibles aux moindres fluctuations des niveaux de particules. Le Dr. Zsófia Jurányi de l'Alfred Wegener Institute (AWI) souligne que la compréhension de ces interactions est vitale pour affiner les IGA que les scientifiques utilisent pour projeter les futurs scénarios de réchauffement climatique.

La campagne SANAT s'est concentrée sur la manière dont ces nuages interagissent avec l'atmosphère au-dessus des océans, des plates-formes de glace et du plateau intérieur. En mesurant comment les propriétés changent à différentes altitudes, l'équipe peut mieux prédire comment l'effet d'albédo pourrait évoluer à mesure que le climat se réchauffe. Cette recherche est particulièrement opportune alors que l'Antarctique fait face à des changements sans précédent dans ses structures de glace, ce qui pourrait modifier fondamentalement sa capacité de réflexion.

Les aérosols : les semences de la formation des nuages

Les aérosols servent de « semences » physiques aux nuages, fournissant les surfaces nécessaires pour que la vapeur d'eau se condense en gouttelettes ou gèle en cristaux de glace. Dans l'atmosphère vierge de l'Antarctique, ces particules comprennent du sel marin, de la poussière minérale et de la suie transportée depuis des continents lointains. Sans ces noyaux de condensation (CCN) ou noyaux glaçogènes (INP), les nuages ne peuvent tout simplement pas se former, quels que soient les niveaux d'humidité.

L'équipe SANAT a employé une technologie de pointe pour capturer ces particules insaisissables. L'un des outils les plus innovants utilisés était le « T-Bird », une sonde tractée tirée à 60 mètres derrière l'avion Polar 6. Cet instrument fonctionne de manière indépendante, recueillant des données sur la fréquence des aérosols et les processus de transport à petite échelle sans l'interférence des propres moteurs de l'avion. Cela garantit que la composition chimique de l'air échantillonné est représentative à 100 % de l'environnement naturel.

Les premiers résultats des vols de janvier et février 2026 ont déjà donné des résultats surprenants. Le Prof. Stephan Borrmann du Max Planck Institute for Chemistry (MPIC) a fait état d'une « concentration d'aérosols inattendue » dans le plateau intérieur. Cette découverte remet en question la croyance de longue date selon laquelle l'intérieur profond est un quasi-vide de particules, suggérant que les mécanismes de transport atmosphérique sont plus efficaces pour déplacer les aérosols vers l'intérieur des terres qu'on ne l'avait supposé auparavant.

Quel est le lien entre la perte de glace de mer et la formation des nuages ?

La perte de glace de mer modifie la formation des nuages en exposant l'eau libre de l'océan, ce qui augmente l'évaporation de l'humidité et la libération d'aérosols marins dans l'atmosphère. À mesure que la glace de mer recule, le passage d'une surface blanche réfléchissante à un océan sombre absorbant la chaleur crée une boucle de rétroaction qui modifie la manière dont les IGA sont calculés. Ces changements influencent directement le type et la densité des nuages qui se forment au-dessus de l'océan Austral.

La réduction de la glace de mer, qui a atteint des niveaux bas record depuis 2016, signifie que davantage d'aérosols de sel marin sont projetés dans l'air par le déferlement des vagues. Ces particules naturelles sont des noyaux de condensation très efficaces. La campagne SANAT vise à quantifier comment cet afflux de particules marines affecte les nuages « en phase mixte » qui sont fréquents en Antarctique — des nuages qui contiennent à la fois de l'eau liquide et des cristaux de glace et jouent un rôle majeur dans les modèles météorologiques locaux.

De plus, l'interaction entre l'océan et l'atmosphère est un moteur primaire de la météo antarctique. En utilisant la technologie lidar et radar à la Station Neumayer III en conjonction avec les données de vol, les chercheurs peuvent suivre comment les aérosols provenant de la mer libre sont transportés sur des milliers de kilomètres à l'intérieur des terres. Cette vue d'ensemble est nécessaire pour déterminer si l'augmentation de la couverture nuageuse due à la perte de glace de mer aura un effet de refroidissement (par réflexion) ou un effet de réchauffement (en piégeant la chaleur).

Comment les émissions des manchots affectent-elles les nuages antarctiques ?

Il n'existe actuellement aucune preuve scientifique que les émissions des manchots influencent directement la formation des nuages antarctiques à grande échelle, car la recherche se concentre sur les sources d'aérosols marins et atmosphériques. Bien que les manchots produisent de l'ammoniac via le guano, ce qui peut contribuer à des aérosols azotés localisés, ces marqueurs biologiques ne sont généralement pas assez significatifs pour impacter les IGA globaux ou la formation de nuages sur le vaste Plateau Antarctique.

La campagne de vol SANAT cible spécifiquement les sources naturelles à plus grande échelle telles que les embruns marins, les cendres volcaniques et les polluants anthropiques à longue portée. Bien que l'activité biologique dans l'océan Austral — comme les efflorescences de phytoplancton — soit connue pour libérer des gaz comme le diméthylsulfure (DMS) qui ensemencent les nuages, la contribution de la faune terrestre comme les manchots reste un phénomène localisé. Les scientifiques sont davantage préoccupés par la manière dont les tendances industrielles mondiales des IGA pourraient déposer de la suie ou des sulfates sur la glace vierge de l'Antarctique.

L'accent des chercheurs de l'AWI et de TROPOS reste sur l'« observatoire de traces » à la Station Neumayer III, où ils mesurent les noyaux glaçogènes in situ depuis 2019. Ces mesures au sol fournissent une base de référence pour les données de vol, garantissant que tous les aérosols détectés sont classés avec précision par leur signature chimique, qu'ils proviennent de l'océan, de la terre ou de l'activité humaine d'autres hémisphères.

Projections climatiques futures et campagne SANAT

Les données collectées pendant la mission SANAT seront utilisées pour améliorer la précision des simulations climatiques mondiales et des prévisions météorologiques pour les prochaines décennies. En intégrant ces mesures uniques dans les modèles existants, les scientifiques peuvent mieux évaluer comment l'atmosphère antarctique réagit au réchauffement climatique. Cette recherche est une pierre angulaire des efforts internationaux pour comprendre les « points de bascule » du système climatique polaire.

Au cours des prochains mois, le consortium d'instituts évaluera l'ensemble massif de données recueillies par le Polar 6. Cela comprend des variables météorologiques telles que la pression atmosphérique, la teneur en vapeur d'eau et la température, ainsi que les profils chimiques des aérosols capturés. L'objectif est de créer un ensemble d'IGA plus robuste capable de prédire comment la couverture nuageuse changera à mesure que l'océan Austral continue de se réchauffer et que les modèles de glace de mer évoluent.

La campagne SANAT prépare également le terrain pour de futures missions. Avec les avions Polar 5 et Polar 6 en service depuis 2007, l'Alfred Wegener Institute continue de repousser les limites de l'aviation polaire. Ces vols permettent de « regarder sous le capot » du moteur climatique de la Terre, offrant un niveau de détail que la télédétection par satellite ne peut tout simplement pas égaler. Alors que nous entrons dans une ère de changement climatique rapide, cette mise à jour après 20 ans de nos connaissances sur l'Antarctique n'est pas seulement opportune — elle est essentielle pour la survie mondiale.

• Lieu : Plateau Antarctique, 80e parallèle sud.
• Institutions clés : Alfred Wegener Institute (AWI), TROPOS, Max Planck Institute for Chemistry (MPIC).
• Aéronef principal : Polar 6 (Basler BT-67).
• Technologie de base : Sonde tractée T-Bird, Lidar, Radar, capteurs CCN/INP.
• Découverte : Concentrations d'aérosols inattendues dans l'intérieur de l'Antarctique.