Comprendre la poussière des hautes latitudes pourrait aider à mieux prédire le réchauffement climatique et les conditions météorologiques à l’avenir.
Les scientifiques se penchent sur le monde du sable pour mieux comprendre son impact sur nos systèmes climatiques et météorologiques. Le lieu qu’ils choisissent pour mener leurs recherches peut paraître surprenant.
L’Islande est la zone désertique la plus grande et la plus active d’Europe, mais au lieu de dunes de sable orange, ses 44 000 km2 de zones désertiques sont des étendues plates et arides de poussière volcanique noire. Comme les déserts ordinaires, ils produisent du sable qui peut provoquer de puissantes tempêtes de poussière par temps venteux.
Ces particules sont connues sous le nom de « poussières de haute latitude » (HLD), car elles proviennent principalement de régions proches du cercle polaire arctique, bien qu’elles puissent atteindre l’Europe continentale.
Chaque type de poussière a une empreinte unique selon le matériau qui la fabrique : celle des particules islandaises est constituée de verre volcanique noir.
« Nous avons trouvé de la poussière noire islandaise en Finlande, mais même en Serbie », explique Pavla Dagsson-Waldhauserova, chercheuse à l’Université d’agriculture d’Islande et présidente de l’Association islandaise des aérosols et des poussières.
Comment la poussière s’est-elle formée en Islande ?
L’ONU classe la désertification « compte parmi les plus grands défis environnementaux de notre époque », alors que le changement climatique et les activités artificielles transforment les zones luxuriantes en avions de poussière.
Les déserts islandais sont le résultat de l’activité humaine. «Cette zone aurait été une forêt de bouleaux», explique Dagsson-Waldhauserova en désignant le paysage aride. Les colons vikings ont tenté de cultiver la terre en utilisant des techniques adaptées à l’Europe du Nord, mais ces méthodes se sont révélées inefficaces dans le climat plus froid et plus venteux de l’Islande.
Les paysages du pays se sont dégradés au fil des siècles et aujourd’hui, seulement 2 % environ du territoire islandais est couvert de forêts ou de zones boisées.
Même si certains scientifiques pensent que l’Arctique puisse éventuellement redevenir vert et luxuriant, le reboisement en Islande progresse lentement et avec des objectifs modestes. Le Service forestier islandais (IFS) espère pouvoir augmenter la couverture forestière du pays à 4 % d’ici 2050.
Une fois que la désertification a commencé, il est difficile de inverser la tendance : il y a environ 135 jours par an où la poussière s’élève du désert islandais et contamine d’autres régions d’Europe ou d’Islande qui ne sont pas encore désertifiées. Les éruptions volcaniques rejettent davantage de cendres, intensifiant ainsi les conditions désertiques.
Quel est l’impact climatique de la poussière sombre des hautes latitudes ?
Les implications climatiques de la DHN diffèrent considérablement de celles des poussières de basse latitude. Le GIEC considère la poussière plus brillante des déserts sahariens et asiatiques est bénéfique dans un sens, car elle reflète la lumière.
Mais les particules de poussière islandaise sont plus foncées, ce qui signifie qu’elles absorbent la lumière du soleil et réchauffent ainsi la terre et l’air.
«L’impact le plus important sur le climat est le dépôt (de poussière) sur la cryosphère», explique Dagsson-Waldhauserova en désignant le glacier Myrdalsjokull devant nous. Lorsque le sable noir crée une couche pouvant atteindre 1,3 centimètre sur les glaciers, la chaleur qu’il collecte fait fondre la glace.
Elle a suivi la dégradation des glaciers pendant plus de deux ans grâce au projet Planet Watch financé par la COP21 qui a fourni des caméras pour surveiller 10 glaciers dans le monde.
Semblable au charbon noir, cette poussière est un polluant atmosphérique important et un moteur du changement climatique dans les régions fragiles de l’Arctique. En raison de sa portée, les glaciers du Groenland et la glace marine sont également touchés, explique Dagsson-Waldhauserova.
Avec la fonte plus rapide des glaciers en raison de la hausse des températures, davantage de poussière est exposée. « Sous le glacier se trouvent les matériaux de montagne les plus fins, une source illimitée de poussière », explique-t-elle.
Dagsson-Waldhauserova surveille les points chauds de poussière actifs et développe un modèle régional de poussière plus précis, avec l’aide de plusieurs instruments de mesure stationnés à travers l’Islande.
Grâce au programme Copernicus Monitoring (CAMS)elle vient de terminer une première année d’observation permanente des poussières. « Le problème avec les modèles globaux de poussières est qu’ils n’incluent pas de sources HLD ou que la résolution est trop faible. Nos données in situ devraient aider les modélisateurs de poussières à affiner leurs modèles », a-t-elle déclaré à L’Observatoire de l’Europe Green.
Une estimation 2 milliards de tonnes de sable et de poussière pénètrent dans l’atmosphère chaque année, limitant la visibilité et provoquant des problèmes de santé comme des maladies respiratoires.
Les risques sont encore sous-estimés : « Alors que deux personnes seulement ont perdu la vie à cause d’éruptions volcaniques au cours des 150 dernières années, les tempêtes de poussière ont fait des centaines de morts dans des accidents en Islande », explique Dagsson-Waldhauserova.
La poussière noire pourrait être un indice sur les nuages
La poussière des hautes latitudes a également des effets de refroidissement potentiels.
La poussière en suspension dans l’air peut créer davantage de nuages dans le ciel en servant de noyaux aux cristaux de glace, un processus essentiel à la formation des nuages. « Même une poignée de particules de poussière peut avoir un impact considérable sur la façon dont un nuage se forme et sur sa durée de vie », explique Polly Foster, doctorante à l’Université de Leeds au Royaume-Uni, qui étudie cet impact.
La composition unique du HLD, avec sa couleur plus foncée et sa forte teneur en minéraux, le rend particulièrement efficace pour former des nuages remplis de glace ou d’eau.
Les nuages influencent fortement le climat de la Terre grâce à un processus appelé rétroaction nuage-climat.
Ils sont essentiels au cycle de l’eau et jouent un rôle clé dans le contrôle de la température de la Terre en affectant la quantité d’énergie solaire réfléchie dans l’espace et la quantité de chaleur emprisonnée.
« Si nous pouvons comprendre la quantité de poussière qui se lève, nous serons en mesure de mieux prédire les nuages, ce qui à son tour pourra nous aider à mieux prévoir le réchauffement climatique et les conditions météorologiques », explique Foster.
La technologie pour de meilleures prédictions
Pour résoudre ce mystère, les scientifiques doivent découvrir comment les particules sont réparties à différentes hauteurs dans le ciel.
Foster teste une nouvelle méthode pour déterminer la présence de particules : « Nous avons peut-être trouvé un moyen de pouvoir la définir. C’est quelque chose que personne n’a jamais fait, et c’est vraiment excitant et vraiment important », dit-elle.
L’équipe utilise un drone météorologique pour atteindre différentes hauteurs. « Notre drone mesure la température, la pression, l’humidité, les vents bidimensionnels, mais aussi la taille et le nombre de particules en temps réel et peut parcourir jusqu’à deux kilomètres », explique Ben Pickering, directeur météorologique de la société de drones Menapia.
Jusqu’à présent, seuls les ballons météorologiques et les instruments à lumière laser appelés lidar peuvent mesurer la couche limite atmosphérique (ABL), la plus basse de la Terre.
« L’ABL est très essentiel pour rendre les prévisions météorologiques plus précises, car c’est là que se produisent tous les échanges d’énergie et c’est là que la pollution de l’air peut être piégée », ajoute Pickering.
Mais alors que les ballons météorologiques sont très coûteux à piloter et ne collectent des mesures que deux fois par jour, et que le lidar ne peut voler que par temps clair, les drones constituent une option bon marché et fiable.
Foster attache au drone un instrument innovant qui peut collecter des particules en très faibles quantités sur une lame de verre, fournissant ainsi des informations sans précédent sur le comportement et le transport de la poussière.
Pendant ce temps, les particules sont collectées avec le même instrument au niveau du sol pour comparer les lames de verre. « Si les résultats sont positifs et que nous pouvons montrer la façon dont la poussière a été transportée vers le haut, ce serait incroyable », dit-elle.
