De quelle mission parlons-nous?
Il y a 127 ans, l'explorateur et explorateur norvégien Fridtjof Nansen partait
L'idée de la mission était de recréer le parcours historique de l'explorateur polaire norvégien.
NomMosaïque(Observatoire interdisciplinaire de dérive pour la recherche sur le climat arctique) reflète la complexité et la diversité de cette expédition.
En fait, MOSAiC est la premièreexpédition dans le centre de l'Arctique pour étudier le système climatique de la région. Le projet, doté d'un budget total de plus de 140 millions d'euros, a été développé par un consortium international d'instituts de recherche polaire de premier plan dirigé par l'Institut Alfred Wegener et le Centre Helmholtz pour la recherche polaire et marine (AWI).
Qu'a étudié la mission?
Le navire Polarstern a passé un an dans le nord polaire. À propos, la plupart du temps, ses moteurs étaient coupés. En conséquence, il pourrait simplement dériver sur la glace de mer. Cela a rendu la collecte de données plus précise et la mission elle-même plus durable.
Alors, que voulaient découvrir les scientifiques ? Ils ne s’intéressaient pas seulement au climat de l’Arctique, mais les experts cherchaient à comprendre exactement comment il évoluait.
Des experts internationaux ont mené des recherches dans 5 domaines d’intérêt principaux. A étudié dans divers laboratoires scientifiquesatmosphère, océan, glace de mer Etécosystème Arctique.
Atmosphère
Des conséquences nulle part ailleurs sur notre planèteles changements climatiques ne sont pas aussi répandus et évidents que dans l'Arctique. Comprendre ces effets est le principal objectif des mesures qui seront prises lors de l'expédition MOSAiC. Les mesures ont été effectuées de la surface de la glace aux couches supérieures de la stratosphère à une altitude de 35 km.
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Les chercheurs ont porté une attention particulière àprocessus locaux à petite échelle à la surface de la glace et de l'océan, caractéristiques des nuages arctiques. Et aussi comment différents types de nuages affectent la lumière du soleil et émettent leur propre rayonnement thermique. Les experts ont également étudié les chutes de neige dans l'Arctique : comment la neige se forme d'abord dans les nuages et comment le processus est affecté par les minuscules particules d'aérosol et les gouttelettes présentes dans l'atmosphère de la région.
Chaque fois qu'un petitfissure, une grande quantité de chaleur et de vapeur d'eau pénètre profondément dans l'atmosphère, la chauffant. Et grâce au changement climatique, ces fissures se forment beaucoup plus souvent. De plus, la vapeur d'eau s'échappant à travers les fissures entraîne la formation de nuages qui, à leur tour, altèrent considérablement l'équilibre thermique de l'Arctique. Leur effet de réchauffement ou de refroidissement dépend de la hauteur et des caractéristiques du nuage respectif - c'est ce que les scientifiques essayaient de découvrir. De plus, ils se sont demandé si ces nuages étaient principalement composés de cristaux de glace ou, malgré les basses températures du centre de l'Arctique, de gouttelettes d'eau liquide?
Océan
Au cours des dernières décennies, les chercheursont étudié à plusieurs reprises l'océan Arctique et, par exemple, la température de l'eau ou les courants à différentes profondeurs. Cependant, ces travaux de recherche consistaient principalement en des visites occasionnelles des régions en brise-glace ou en de courts vols de recherche au cours des mois d'été. La plupart des données ont donc été collectées sur quelques mois (d’été). Lors de l’expédition MOSAiC, les scientifiques ont pu pour la première fois suivre un large éventail de paramètres physiques tout au long de l’année grâce à un réseau distribué créé sur la banquise.
L'une des tâches de recherche centrales,qui a été fourni par MOSAiC, afin de mieux comprendre l'évolution de la glace de mer. Les travaux des océanographes se sont particulièrement concentrés sur la circulation de l'océan dans les couches supérieures de l'eau. À savoir, sur la circulation à grande échelle des courants océaniques qui transportent d'énormes quantités d'eau dans et hors de l'Arctique.
La glace
Le changement climatique transforme l'Arctiqueglace de mer. Aujourd'hui, elle est plus mince, plus jeune et plus sujette à la dérive que la banquise multi-saisons traditionnelle de plusieurs mètres d'épaisseur. Mais la glace n'est pas seulement une barrière clairement visible entre l'océan et l'atmosphère; il a également une grande influence sur les différents processus qui se déroulent dans les deux.
De plus, la glace de mer interagit avecl'écosystème arctique et les substances produites par les organismes arctiques. Ils contrôlent à leur tour les processus biogéochimiques dans toute la région. À la lumière de ces interconnexions complexes, une question vitale se pose: compte tenu des changements de glace, comment le climat de l'Arctique change-t-il et comment cela affectera-t-il le climat dans d'autres parties de la Terre?
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En conséquence, la glace de mer comme centraleun élément du climat et de l'écosystème de l'Arctique est devenu l'un des principaux domaines de recherche de l'expédition MOSAiC. Pour la première fois, les chercheurs ont pu suivre en continu les changements de glace au cours de chaque saison.
Voici les principales questions posées par les scientifiques
- Quand se forment des crêtes ou des canaux de banquise? Comment les courants océaniques et les vents dans l'atmosphère provoquent-ils la dérive des glaces?
- Comment les échanges locaux et régionaux évoluentl'énergie lors du changement d'épaisseur et des caractéristiques de la neige et de la glace de mer? Comment les changements dans les saisons respectives affectent-ils le solde annuel global? Et comment ces processus et changements se présentent-ils sur les satellites et dans les études de modèles?
- Quelles mesures doivent être prises pour mieuxcomprendre l'état de la glace de mer et finalement faire de meilleures prévisions? Ces études intègrent directement les découvertes des océanographes et, à leur tour, servent de base aux recherches menées par l'équipe atmosphérique.
Écosystème
Partie centrale de l'océan Arctique -l'un des habitats les plus extrêmes de la planète. Des mois d'obscurité totale, des températures de l'eau inférieures à zéro et de la glace de mer pendant une grande partie de l'année font partie des nombreuses conditions naturelles uniques de la région. Bien qu’ils semblent tous extrêmes du point de vue humain, l’océan Arctique abrite des milliers d’espèces de petites plantes (microalgues) et d’animaux. Ils vivent dans ou attachés à la glace de mer dans la colonne d'eau (plancton), ainsi que dans les eaux et sur les fonds marins.
Bien qu'au cours des dernières décennies,progrès significatifs dans l'étude de l'écosystème arctique, la compréhension de son fonctionnement reste une contribution importante des scientifiques du MOSAiC. L'échantillonnage tout au long de l'année et les travaux expérimentaux des biologistes ont fourni une compréhension unique de l'ensemble du réseau trophique et de l'importance de ses membres.
Pour mieux comprendre l’écosystème uniqueDans la région, les biologistes MOSAiC ont prélevé des échantillons de glace et d’eau à l’aide d’une large gamme d’instruments. De nombreuses expériences ont été menées pour étudier les interactions du réseau trophique et les réponses aux changements environnementaux.
Comprendre l'écosystème arctique a maintenantcritique car l'océan Arctique subit des changements environnementaux dramatiques avec la perte de glace de mer d'été et la hausse des températures de l'eau. La recherche MOSAiC est une étape importante dans l'élaboration des prochaines décennies de recherche en biologie marine dans l'Arctique et les résultats peuvent orienter la société dans la bonne direction lorsqu'elle prend des décisions stratégiques sur le changement climatique.
Qu'avez-vous découvert?
À bord du RV Polarstern et sur la banquise à côté delui, dans le soi-disant camp de glace, a créé des centres de recherche à grande échelle consacrés aux aspects clés du système climatique conjoint de l'Arctique.
Le chef de l'expédition, le professeur Markus Rex, est revenu avec un avertissement important à l'humanité. «La glace de mer est en train de mourir», prévient-il.
«Cette région est en danger.Nous avons pu voir comment la glace disparaît même dans les zones où elle aurait dû faire plusieurs mètres d'épaisseur, même au pôle Nord lui-même - cette glace n'est plus là ", a déclaré un scientifique de l'Institut Alfred Wegener lors d'une conférence de presse à Bremerhaven. ...
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Au cours de l'été, les chercheurs étaient personnellement convaincusl'impact dramatique du réchauffement climatique sur la glace dans la région, qui, selon le chef de mission Marcus Rex, est considéré comme «l'épicentre du changement climatique».
«Nous pouvions voir de larges étendues d’eau libre,atteignant presque le poteau, entouré de glace, qui a été criblé de trous créés par une fonte massive », explique Rex. Sa principale conclusion, qui vaut la peine d'être entendue pour tout le monde: «La glace arctique disparaît à une vitesse fulgurante». Les observations des chercheurs ont été corroborées par des images de satellites américains montrant qu'en 2020, la glace de mer arctique a atteint le deuxième minimum estival le plus bas jamais enregistré depuis 2012.
Analyse des échantillons de mission
La mission Polarstern, baptisée MOSAIC,a passé un total de 389 jours à collecter des données sur l'atmosphère, l'océan, la glace de mer et les écosystèmes pour aider à évaluer l'impact du changement climatique sur la région et le monde. Pour mener des recherches sur la glace de mer, quatre postes d'observation ont été installés dans un rayon allant jusqu'à 40 km autour du navire.
Les chercheurs recueillent des échantillons d'eau sous la glaceà la nuit polaire pour étudier le plancton des plantes et des bactéries et mieux comprendre le fonctionnement de l'écosystème marin dans des conditions extrêmes. L'expédition de 140 millions d'euros (165 millions de dollars) a également amené plus de 1 000 échantillons de glace à terre.
Maintenant que l'Arctic Odyssey arriveAu final, un travail sérieux commencera sur l'analyse des échantillons et des données obtenus ou enregistrés sur le terrain. Le processus d'analyse prendra jusqu'à deux ans. L'objectif principal est de développer des modèles qui prédisent le type de vagues de chaleur, de fortes pluies ou de tempêtes dans 20, 50 ou 100 ans.
«Pour construire des modèles climatiques, nous avons besoinobservations sur place », a expliqué Radians Kalmer, chercheuse à l'université du Colorado qui était à bord du Polarstern de juin à septembre, dans un entretien avec l'AFP. L'équipe a utilisé des drones pour mesurer la température, l'humidité, la pression et la vitesse du vent afin de créer une image des conditions dans la région, ce qui serait "très utile pour créer un modèle climatique précis", a-t-elle déclaré.
Difficultés de la mission
À partir du moment où le navire quitte Tromsø,Norvège, le 20 septembre 2019, l'équipe a observé pendant des mois d'obscurité totale, des températures descendant jusqu'à -39,5 degrés Celsius. De plus, les participants à la mission ont remarqué une vingtaine d'ours polaires. Négligeable pour un champ de recherche si vaste et des années d'observation.
Au printemps, la mission a été presque interrompue en raison de la pandémiecoronavirus. Cependant, COVID-19 n'a interrompu que brièvement l'expédition, mais pas à cause du fait que les participants sont tombés malades. Les restrictions ont forcé le navire à quitter la glace à un moment donné pour se rendre au prochain quart de travail de scientifiques. D'autres navires et avions étaient censés emmener les participants directement à Polarstern, mais les restrictions de voyage internationales ont rendu cela presque impossible au début et au milieu de cette année.
Au cours de l'expédition, plusieurs centainesdes chercheurs de 20 pays ont passé du temps à bord d'un navire allemand qui voyageait avec de la glace le long d'une route du vent, dérivant essentiellement à travers les glaciers. Le voyage lui-même était un énorme défi logistique. Il est également important de noter le problème de l'alimentation de l'équipage. Au cours des trois premiers mois, la cargaison du navire était composée de 14 000 œufs, 2 000 litres de lait et 200 kg de rutabaga.
Cependant, le chef du navire Sven Schneider a déclaré qu'iln'a pas sous-estimé l'importance de son rôle dans la mission. «Mon travail consistait à maintenir le moral de 100 personnes vivant dans l'obscurité totale», a-t-il déclaré dans une interview à l'hebdomadaire allemand Die Zeit.
Quel avenir l'Arctique réserve-t-il à l'humanité?
Le chef de l'expédition, le professeur Markus, a décrit le projet MOSAiC comme un énorme succès.
Il a expliqué que la masse de données et d'échantillons quimaintenant détenu par des chercheurs, créera une simulation précise. Les scientifiques l'utilisent pour prédire les changements climatiques futurs, qui seront beaucoup plus fiables.
Selon lui, les scientifiques du MOSAiC ont réussi à montrer le fonctionnement interne d'une montre complexe.
«Nous avons considéré tous les éléments jusqu'aux différentsvis de ce système arctique. Et maintenant, nous comprenons mieux que jamais le mouvement dans son ensemble. Et peut-être pouvons-nous recréer ce système arctique sur un modèle informatique », a-t-il déclaré aux journalistes de la BBC.
La glace flottante s'est retirée sur une zone d'un peu moins de 3,74millions de mètres carrés km (1,44 million de miles carrés). La seule fois où ce minimum a été dépassé, c'est en 2012, lorsque la superficie de la banquise a diminué à 3,41 millions de kilomètres carrés.
La tendance à la baisse est d'environ 13% sur la décennie, en moyenne pour septembre.
«Cela reflète le réchauffement de l'Arctique», conclutProfesseur Rex. «La glace est en train de disparaître, et si nous avons un Arctique sans glace dans quelques décennies, cela aura un impact sérieux sur le climat dans le monde.
Comment s'est déroulée la mission?
Pendant un an, le navire Polarstern a étéle centre de la plus grande expédition de recherche sur l'Arctique de l'histoire, passant un cycle d'une année complète dans un labyrinthe de glace arctique massive. Le navire de recherche, navire amiral de l'Institut Alfred Wegener, a terminé sa mission et est devenu un symbole de la recherche polaire allemande et internationale.
Initialement mis en service en 1982année, le Polarstern reste l'un des navires de recherche polaire les plus modernes et les plus polyvalents au monde. Entre 1999 et 2001, le navire a été entièrement rénové et est désormais équipé des équipements et technologies les plus récents.
Ayant parcouru environ 50000 miles nautiques par an,Polarstern a entrepris des recherches scientifiques et a également reconstitué les réserves des stations de recherche de l'Institut Alfred Wegener telles que la station Neumayer III. C'est un institut de recherche en Antarctique, entretenu toute l'année. Jusqu'en 2019, Polarstern a couvert plus de 1,7 million de miles nautiques, soit environ 3,2 millions de km.
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Tandem Polarstern et MOSAiC
Même pour le Polarstern fiable et son expérimentééquipe, l’expédition MOSAiC représentait un défi de taille. Ce n'est que grâce à des détails techniques particuliers que ce navire a pu devenir le centre d'une expédition d'une mission d'une telle envergure. Polarstern n'est pas seulement capable de travailler dans la zone de banquise - une glace de mer d'au moins 3 m d'épaisseur, qui existe depuis plus de 2 cycles annuels de croissance et de fonte. Sous forme de vastes champs de glace, on l'observe principalement dans le bassin arctique. En termes simples, de la glace pluriannuelle.
Avec sa coque en acier à double paroi et ses 20 000 chevaux, le Polarstern brise également facilement d'épaisses couches de glace en le percutant.
Équipé pour les opérations à long termeAvec des températures hivernales arctiques allant jusqu'à –50 ° C, le Polarstern est également capable de résister à l'hiver dans la glace des mers polaires. Cependant, à l'intérieur du navire, où environ 100 chercheurs, techniciens et membres d'équipage du MOSAiC travaillent et vivent, il ne fait pas du tout froid.
Polarstern avait également diversvéhicules - hélicoptères, motoneiges, Pistenbullies, etc. Cela a permis aux chercheurs de mesurer et de collecter des données non seulement à l'observatoire central, mais aussi dans un réseau distribué à distance. Des systèmes informatiques embarqués à la pointe de la technologie ont assuré un enregistrement, un stockage et une transmission fiables et réguliers de toutes les données scientifiques collectées.
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