D'après les experts, 3 zones climatiques distinctes dans l’Arctique réagissent différemment au réchauffement climatique

Un nouveau jeu de données sur les aérosols, couvrant deux décennies (de 2003 à 2024) et provenant de huit stations situées dans l’Arctique, révèle que cette région possède plusieurs systèmes climatiques, et non un seul, qui réagissent différemment au réchauffement climatique.

Ces informations, combinées à des données satellitaires et à une cartographie assistée par intelligence artificielle (IA), ont permis de diviser l’Arctique en trois zones, chacune présentant ses propres caractéristiques atmosphériques.

Dans l’une de ces zones, le réchauffement pourrait augmenter le nombre de particules favorisant la formation des nuages, tandis que dans une autre, ces particules pourraient diminuer. La troisième zone dépend des activités d’usines situées à des milliers de kilomètres de distance.

Les nuages et leurs particules

Pour que les nuages se forment, ils ont besoin de noyaux de condensation des nuages (CCN), c’est-à-dire des particules d’aérosol dont la taille et la composition chimique permettent à la vapeur d’eau de se condenser autour d’elles pour former de fines gouttelettes.

Dans des conditions favorables, une concentration plus élevée de CCN entraîne la formation de gouttelettes plus petites et plus nombreuses, ce qui augmente la capacité des nuages à réfléchir la lumière solaire.

Dans l’Arctique, les concentrations de CCN peuvent être si faibles que la formation des nuages est limitée par le manque de particules.

Une source importante de nouvelles particules est leur formation même : l’assemblage spontané d’aérosols à partir de précurseurs en phase gazeuse. Parmi ces précurseurs figurent des composés iodés issus de la fonte des glaces, des vapeurs soufrées provenant de l’activité biologique et des produits d’oxydation de composés organiques. La vitesse à laquelle ce phénomène se produit varie en fonction de la température, de l’ensoleillement, de l’humidité et de la disponibilité des gaz précurseurs. Cette variabilité se manifeste de différentes manières dans l’ensemble de l’Arctique, sans avoir pu être pleinement étudiée lors des recherches précédentes.

Pour pallier le manque de données antérieures, l’équipe de l’Université d’Helsinki a créé un indicateur basé sur des observations satellitaires, appelé « potentiel de formation de nouvelles particules » (potentiel NPF). Cet indice mensuel a été élaboré à partir du rayonnement ultraviolet (UV), de la vapeur d’eau, de la couverture végétale, de la concentration de glace de mer, de la charge atmosphérique en aérosols et de la température de surface. L’indicateur a ensuite été calibré à partir des observations réalisées dans les stations terrestres. Utilisé sur la période 2006-2021, il a permis de produire une cartographie couvrant 15 ans, montrant les régions où la formation de nouvelles particules était élevée, faible ou négligeable pour les noyaux de condensation des nuages (CCN) locaux, ce qui a permis d’identifier trois zones distinctes.

3 zones arctiques

Le Haut-Arctique, avec ses glaces permanentes, le Groenland recouvert de neige et l’archipel canadien, est la région où les noyaux de condensation des nuages (CCN) et la formation de nouvelles particules (NPF) sont les plus étroitement associés. Le recul de la banquise libère déjà des précurseurs biologiques et chimiques, ce qui favorise la formation de particules. Selon les scénarios de réchauffement à court terme, les concentrations de CCN devraient augmenter de 3 à 16 % dans cette zone d’ici la période 2090-2100.

L’Arctique maritime comprend les eaux libres des mers de Barents et de Norvège. Cette région est saisonnièrement dépourvue de glace, présente une forte productivité biologique et est riche en iode ainsi qu’en précurseurs issus de la glace de mer. C’est la zone qui présente le plus fort potentiel de formation de nouvelles particules (NPF) parmi les trois régions identifiées. Cependant, la formation de nouvelles particules (NPF) et les concentrations de noyaux de condensation des nuages (CCN) évoluent dans des directions opposées.

L’augmentation de la vapeur d’eau élève le niveau de condensation ; les nouvelles particules sont alors absorbées par les aérosols existants avant d’atteindre une taille suffisante pour contribuer à la formation des nuages. Les concentrations de noyaux de condensation des nuages (CCN) devraient diminuer de 15 à 31 % d’ici la fin du siècle. Cette baisse pourrait affecter la formation des nuages dans une vaste région de l’Arctique.

L’Arctique continental s’étend de la Laponie vers l’est, à travers la Sibérie, ainsi que dans certaines régions du nord du Canada. Cette zone ne suit absolument pas le même schéma. Le potentiel de formation de nouvelles particules (NPF) et les concentrations de noyaux de condensation des nuages (CCN) ne présentent pratiquement aucune corrélation. La formation locale de particules ne suffit pas à expliquer les concentrations de CCN. Celles-ci dépendent plutôt des aérosols sulfatés et des particules organiques transportés vers le nord depuis les industries européennes, les incendies de forêt en Sibérie ou les activités agricoles nord-américaines. La couverture nuageuse future dépendra donc de l’évolution des émissions mondiales, et pas nécessairement des températures de l’Arctique.

Perspectives d’avenir

Les nuages constituent la principale source d’incertitude dans les projections climatiques. « La question n’est pas seulement de savoir si l’Arctique deviendra plus nuageux, mais aussi où et dans quelle mesure », affirme Chua. Les effets indirects sont liés à la disparition de la banquise, à l’absorption de chaleur par les océans et aux schémas de circulation atmosphérique qui influencent le climat des latitudes moyennes.

atteignant la surface et la chaleur retenue dans l’atmosphère, influençant ainsi la fonte potentielle de la banquise et le réchauffement régional. Ces changements sont difficiles à reproduire dans les modèles climatiques, ce qui complique davantage les projections du réchauffement futur de l’Arctique.

Les découvertes concernant l’Arctique continental devraient particulièrement préoccuper les spécialistes de la modélisation climatique, car les concentrations de noyaux de condensation des nuages (CCN) ne peuvent pas être prévues uniquement à partir des conditions locales. La prise en compte des différences régionales aidera les scientifiques à établir des projections climatiques plus précises pour l’Arctique.

Référence de l'article

Chua, S.D.X., Hartl, H.G., Boyer, M. et al.. Contrasting aerosol-cloud feedbacks across a warming Arctic.