# Un brise-glace dérivant pour étudier l'Arctique

Hans-Werner Jacobi

► To cite this version:

Hans-Werner Jacobi. Un brise-glace dérivant pour étudier l'Arctique. La Météorologie, 2020, 10.37053/lameteorologie-2020-0075. hal-03024339

HAL Id: hal-03024339

https://hal.science/hal-03024339

Submitted on 25 Aug 2022

HAL is a multi-disciplinary open access
archive for the deposit and dissemination of sci-
entific research documents, whether they are pub-
lished or not. The documents may come from
teaching and research institutions in France or
abroad, or from public or private research centers.

L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est
destinée au dépôt et à la diffusion de documents
scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,
émanant des établissements d'enseignement et de
recherche français ou étrangers, des laboratoires
publics ou privés.

<figure><img src="image_1.png" /></figure>

Distributed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License
# Un brise-glace dérivant pour étudier l'Arctique

Pour la première fois dans l'histoire de la recherche arctique, le projet Mosaic a emmené un brise-glace de recherche moderne chargé d'instruments scientifiques près du pôle Nord en hiver. Le nom du projet (Mosaic, pour Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate) reflète la complexité et la diversité de cette expédition<fnref n="1" />. C'est une expédition scientifique d'une an-née complète dans le centre de l'océan Arctique pour y explorer le système climatique de cette région. Le budget total dépasse 140 millions d'euros et a été mis en place par un consortium international d'instituts de recherche polaire de premier plan, coordonné par l'Institut Alfred Wegener (AWI), en Allemagne.

Mosaic vise une percée dans la compréhension du système climatique de l'Arctique et dans sa représentation dans les modèles climatiques. L'Arctique est une zone clé du changement climatique mondial, avec des taux de réchauffement dépassant le double de la moyenne mondiale et un réchauffement encore plus important en hiver. Il est fort probable que l'océan Arctique se libère de sa glace de mer en été au cours des prochaines

décennies. Ce changement spectaculaire affecte fortement le temps et le climat de tout l'hémisphère Nord et alimente un développement économique rapide dans la région arctique.

De nombreux processus du système climatique arctique sont mal représentés dans les modèles climatiques, en grande partie parce qu'ils ne sont pas suffisamment compris. Tant que nous ne comprendrons pas ces processus, les projections du climat arctique ne seront pas fiables. En conséquence, les futures projections de changement climatique pour l'Arctique sont beaucoup plus incertaines que partout ailleurs sur la planète. La compréhension des processus climatiques arctiques est limitée à cause d'un manque dra-matique d'observations dans l'Arctique central, en particulier en hiver et au printemps. Pendant ces saisons, la glace de mer est si épaisse que même les meilleurs brise-glaces de recherche ne peuvent y pénétrer.

La colonne vertébrale du projet Mosaic est la mise en service pendant une an-née entière du brise-glace Polarstern (figure 1), qui a quitté Tromsø en Norvège le 20 septembre 2019 et est

entré dans le secteur sibérien de l'Arc-tique. Pendant la phase de mise en place, il a été accompagné et soute-nu par le brise-glace russe Akademik Fedorov. Depuis octobre 2019, le Polarstern ainsi qu'un réseau de sta-tions d'observation autonomes situés à une distance pouvant atteindre 40 km dérivent avec la glace de mer à travers la calotte polaire vers l'At-lantique. Un camp de glace avec des installations de recherche majeures étudiant les principaux aspects de l'at-mosphère, de la neige, de la glace de mer et de l'océan a été installé à côté du Polarstern. Déjà en temps normal, la logistique pose un énorme défi. Par exemple, le brise-glace russe Kapitan Dranitsyn a rejoint le Polarstern avec quelques semaines de retard au début du mois de mars pour le ravitaillement entre les deuxième et troisième rota-tions, parce que la glace de mer hiver-nale rendait le passage très difficile. En raison de problèmes logistiques supplémentaires et de la pandémie du coronavirus, la rotation suivante n'a pu être réalisée sur place. Une campagne de vols scientifiques prévue pour le mois de mars a également dû être an-nulée. Le Polarstern a dû quitter le

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>Figure 1. Le Polarstern équipé d'une tour à la proue pour des mesures directes de flux ainsi que des mesures de concentrations des gaz traces atmosphériques.</figcaption></figure>

<footnote n="1">1. https://mosaic-expedition.org/</footnote>
camp de glace mi-mai pour procéder
à l'échange de personnel et à l'appro-
visionnement dans l'Isfjord, près de
Longyearbyen (Svalbard). Après plus
de quatre semaines, le brise-glace a pu
retourner au camp de glace et conti-
nuer les mesures jusqu'en septembre
2020.

Le changement spectaculaire du sys-
tème climatique arctique et le retrait
rapide de la glace de mer arctique
affectent fortement le climat mon-
dial. La capacité limitée des modèles
climatiques modernes à reproduire
le changement climatique de l'Arc-
tique est l'un des problèmes les plus
urgents pour comprendre et prévoir
le changement climatique mondial.
Mosaic se propose d'étudier le cœur
du système climatique arctique tout
au long de l'année – l'un des plus
grands domaines inexplorés de la re-
cherche climatique. Mosaic se focalise
sur l'observation directe et in situ des
processus climatiques qui relient l'at-
mosphère, l'océan, la glace de mer et
la neige, la biogéochimie et les éco-
systèmes. Ainsi, Mosaic fournira une
base scientifique plus solide pour les
décisions politiques relatives à l'atté-
nuation du changement climatique et à
l'adaptation à celui-ci, ainsi que pour
la mise en place d'un cadre de gestion
durable du développement de la région
arctique.

Les gaz à effet de serre tels que le
dioxyde de carbone, le méthane et
l'ozone jouent un rôle important dans
le climat mondial et local et dans
le changement climatique actuel.
En outre, la chimie de l'atmosphère
arctique se caractérise par des par-
ticularités, telles que la destruction
complète de l'ozone dans les couches
de l'atmosphère au niveau du sol au
printemps (Simpson et al., 2010 ;
Jacobi et al., 2010) ou l'augmentation
des concentrations atmosphériques
due aux émissions d'oxyde d'azote
de la neige en été (Grannas et al.,
2007). L'objectif de nos observa-
tions dans le cadre d'un projet mené
par la Physical Science Division du
Earth System Research Laboratory
de la Noaa, l'université du Colorado

à Boulder, le Bigelow Laboratory
for Ocean Sciences et l'université
de Wageningen (Pays-Bas) pendant
Mosaic est d'étudier les comporte-
ments des gaz à effet de serre et des
espèces réactives (O<sub>3</sub>, NO<sub>x</sub>, NO<sub>y</sub>, Hg,
diméthylsulfure, espèces organiques)
dans l'Arctique pendant une année
entière, particulièrement en hiver. Les
flux entre l'atmosphère et la glace
de mer ou l'océan de plusieurs de
ces gaz sont mesurés (figure 2). Les
effets de la neige ou la glace de mer
sur la production et la destruction des
gaz à effet de serre sont également
étudiés. Les résultats seront ensuite
utilisés dans des modèles globaux et
régionaux.

Même si les contributions financières
les plus importantes à l'expédition
Mosaic proviennent de l'Allemagne
et des États-Unis, le projet doit être
considéré comme un effort majeur
de toute la communauté scientifique
internationale des chercheurs en

Arctique. Le projet a été fortement
promu et soutenu par l'International
Arctic Science Committee (IASC²).
Par conséquent, toutes les données
et observations obtenues seront dis-
ponibles pour tous les scientifiques à
partir du 1er janvier 2023. Par leur ca-
ractère unique, leur portée et leur qua-
lité, elles représentent un jalon dans la
compréhension de l'Arctique et profi-
teront à l'ensemble de la communauté
scientifique au cours des prochaines
décennies.

Hans-Werner Jacobi

Institut de géosciences de l'environnement
(IGE), Université Grenoble-Alpes / CNRS /
Grenoble INP / IRD,
Saint-Martin d'Hères

2. https://iasc.info/

Bibliographie

Grannas A.M., Jones A.E., Dibb J., Ammann M., Anastasio C., Beine H.J., Bergin M., Bottenheim J., Boxe C.S., Carver G., Chen G., Crawford J.H., Dominé F., Frey M.M., Guzmán M.I., Heard D.E., Helmig D., Hoffmann M.R., Honrath R.E., Huey L.G., Hutterli M., Jacobi H.-W., Klán P., Lefer B., McConnell J., Plane J., Sander R., Savarino J., Shepson P.B., Simpson W.R., Sodeau J.R., von Glasow R., Weller R., Wolff E.W., Zhu T., 2007. An overview of snow photochemistry: Evidence, mechanisms and impacts. *Atmos. Chem. Phys.*, 7, 4329-4373.

Jacobi H.-W., Morin S., Bottenheim J.W., 2010. Observation of widespread depletion of ozone in the springtime boundary layer of the Central Arctic linked to mesoscale synoptic conditions. *J. Geophys. Res.*, 115, D17302. doi: 10.1029/2010JD013940

Simpson W.R., von Glasow R., Riedel K., Anderson P., Ariya P., Bottenheim J., Burrows J., Carpenter L.J., Frieß U., Goodsite M.E., Heard D., Hutterli M., Jacobi H.-W., Kaleschke L., Neff B., Plane J., Platt U., Richter A., Roscoe H., Sander R., Shepson P., Sodeau J., Steffen A., Wagner T., Wolff E., 2007. Halogens and their role in polar boundary-layer ozone depletion. *Atmos. Chem. Phys.*, 7, 4375-4418.

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Figure 2. La tour météorologique installée sur la glace et d'autres installations météorologiques au lieu appelé MetCity.</figcaption></figure>