Une vision approfondie de l’Arctique de demain

Publication des résultats interdisciplinaires de la dérive MOSAiC

Des centaines de chercheurs internationaux analysent actuellement les observations de l’expédition MOSAiC qui a duré un an, au cours de laquelle des centaines de paramètres environnementaux ont été enregistrés avec une précision et une fréquence sans précédent sur un cycle annuel complet dans l’océan Arctique central. Ils ont maintenant publié trois articles généraux sur les programmes MOSAiC concernant l’atmosphère, la neige et la glace de mer, et l’océan dans la revue Elementa, soulignant l’importance d’examiner ensemble toutes les composantes du système climatique. Ces résultats présentent la première image complète des processus climatiques dans l’Arctique central qui se réchauffe plus de deux fois plus vite que le reste de la planète - des processus qui affectent le temps et le climat dans le monde entier.

La diminution de la glace de mer est un symbole du réchauffement climatique en cours : dans l’Arctique, son étendue a presque diminué de moitié en été depuis le début des relevés par satellite dans les années 1980. L’épaisseur et les autres propriétés de la glace sont moins bien étudiées mais tout aussi importantes. La question de savoir ce que cela signifie pour l’avenir de l’Arctique et comment ces changements affecteront le climat mondial a été à l’origine de l’expédition historique MOSAiC avec le brise-glace allemand Polarstern de septembre 2019 à octobre 2020. Avec ces résultats qui sortent maintenant, les chercheurs dressent le tableau le plus complet, basé sur l’observation, des processus climatiques dans l’Arctique, où la température de l’air en surface augmente plus de deux fois plus vite que sur le reste de la planète depuis les années 1970. L’étude des processus pertinents pendant une année complète a nécessité un concept spécial, notamment parce que l’océan Arctique central est encore couvert de glace en hiver et donc difficile d’accès. Pendant l’expédition, le brise-glace est resté attaché à un grand morceau de banquise et s’est déplacé avec la dérive transpolaire naturelle à travers l’océan Arctique. Et c’est là que les premières surprises sont arrivées. "Nous avons trouvé une banquise plus dynamique et dérivant plus rapidement que prévu. Cela a non seulement mis les équipes sur le terrain au défi dans leur travail quotidien, mais a surtout entraîné une modification des propriétés de la glace de mer et de la répartition de son épaisseur", rapporte le Dr Marcel Nicolaus, physicien spécialiste de la glace de mer à l’Institut Alfred Wegener, Helmholtz Centre pour la recherche polaire et marine (AWI) et co-directeur de l’équipe Ice du projet MOSAiC.

"C’est la première fois que nous avons pu mesurer in situ les gaz à effet de serre et les composés réactifs dans l’atmosphère pendant une année complète au centre de l’océan Arctique", ajoute Hans-Werner Jacobi, directeur de recherche à l’IGE, qui a participé à la troisième rotation de l’expédition de février à mai 2020 et qui est coauteur des deux articles de synthèse concernant l’atmosphère et la glace de mer. "Nous savions que l’interaction entre l’atmosphère et la neige et la glace de mer a un impact profond sur la composition de l’atmosphère arctique et également sur l’échange de gaz à effet de serre entre l’atmosphère et l’océan Arctique. Cet ensemble de données nous permettra de mieux comprendre les processus chimiques concernés et nous aidera à déterminer si l’océan Arctique est une source ou un puits de gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone ou le méthane."

Les trois articles de synthèse servent de référence pour un vaste éventail de travaux scientifiques futurs. "Les observations physiques sont la base de l’interprétation des cycles biogéochimiques et des processus écosystémiques, et du soutien des modèles couplés que nous utilisons pour en savoir encore plus sur les rétroactions climatiques et les répercussions mondiales des changements dans l’Arctique. Ces changements peuvent affecter le temps et le climat dans le monde entier", explique le professeur Markus Rex, responsable de MOSAiC et spécialiste de l’atmosphère à l’AWI. "Il est fascinant de voir avec quelle précision nous pouvons cartographier les processus individuels et les relier les uns aux autres. Je suis heureux de voir comment plusieurs centaines de participants à MOSAiC ont collaboré à ces publications. La coopération internationale avec les participants à l’expédition venus de tant de pays se poursuit de manière productive et hautement coordonnée, même si l’expédition est terminée depuis plus d’un an. De cette manière, nous serons en mesure de fournir des informations toujours plus importantes sur le changement climatique, ce qui constituera une base de connaissances pour la transformation de la société vers une approche durable de la planète Terre", déclare Markus Rex, chef de MOSAiC.

Informations générales sur MOSAiC

Au cours de l’expédition MOSAiC (Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate), des experts de 20 nations ont exploré l’Arctique pendant une année entière. De l’automne 2019 à l’automne 2020, le brise-glace allemand Polarstern a dérivé avec la glace à travers l’océan Arctique. MOSAiC a été coordonné par l’Institut Alfred Wegener, Helmholtz Centre pour la recherche polaire et marine (AWI). Afin de faire de ce projet unique une réussite et d’obtenir les données les plus précieuses possibles, plus de 80 instituts avaient mis en commun leurs ressources dans un consortium de recherche. Le coût total de l’expédition s’est élevé à environ 150 millions d’euros, principalement financés par le ministère fédéral allemand de l’éducation et de la recherche.

Publications

Nicolaus, M, Perovich, DK, Spreen, G, Granskog, MA, Albedyll, LV, Angelopoulos, M, Anhaus, P, Arndt, S, Belter, HJ, Bessonov, V, Birnbaum, G, Brauchle, J, Calmer, R, Cardellach, E, Cheng, B, Clemens-Sewall, D, Dadic, R, Damm, E, de Boer, G, Demir, O, Dethloff, K, Divine, DV, Fong, AA, Fons, S, Frey, MM, Fuchs, N, Gabarro, C, Gerland, S, Goessling, HF, Gradinger, R, Haapala, J, Haas, C, Hamilton, J, Hannula, H-R, Hendricks, S, Herber, A, Heuzé, C, Hoppmann, M, H yland, KV, Huntemann, M, Hutchings, JK, Hwang, B, Itkin, P, Jacobi, H-W, Jaggi, M, Jutila, A, Kaleschke, L, Katlein, C, Kolabutin, N, Krampe, D, Kristensen, SS, Krumpen, T, Kurtz, N, Lampert, A, Lange, BA, Lei, R, Light, B, Linhardt, F, Liston, GE, Loose, B, Macfarlane, AR, Mahmud, M, Matero, IO, Maus, S, Morgenstern, A, Naderpour, R, Nandan,V, Niubom, A, Oggier, M, Oppelt, N, Pa tzold, F, Perron, C, Petrovsky,T, Pirazzini, R, Polashenski, C, Rabe, B, Raphael, IA, Regnery, J, Rex, M, Ricker, R, Riemann-Campe, K, Rinke, A, Rohde, J, Salganik, E, Scharien, RK, Schiller, M, Schneebeli, M, Semmling, M, Shimanchuk, E, Shupe, MD, Smith, MM, Smolyanitsky,V, Sokolov,V, Stanton, T, Stroeve, J,Thielke, L,Timofeeva, A,Tonboe, RT,Tavri, A,Tsamados, M,Wagner, DN,Watkins, D,Webster, M,Wendisch, M. 2022.
Overview of the MOSAiC expedition : Snow and sea ice. Elementa : Science of the Anthropocene 10(1). DOI : https://doi.org/10.1525/elementa.2021.000046

Shupe, M.D., M. Rex, B. Blomquist, P.O.G. Persson, J. Schmale, T. Uttal, D. Althausen, H. Angot, S. Archer, L. Bariteau, I. Beck, J. Bilberry, S. Bussi, C. Buck, M. Boyer, Z. Brasseur, I.M. Brooks, R. Calmer, J. Cassano, V. Castro, D. Chu, D. Costa, C.J. Cox, J. Creamean, S. Crewell, S. Dahlke, E. Damm, G. de Boer, H. Deckelmann, K. Dethloff, M. Dütsch, K. Ebell, A. Ehrlich, J. Ellis, R. Engelmann, A.A. Fong, M.M. Frey, M.R. Gallagher, L. Ganzeveld, R. Gradinger, J. Graeser, V. Greenamyer, H. Griesche, S. Griffiths, J. Hamilton, G. Heinemann, D. Helmig, A. Herber, C. Heuzé, J. Hofer, T. Houchens, D. Howard, J. Inoue, H.-W. Jacobi, R. Jaiser, T. Jokinen, O. Jourdan, G. Jozef, W. King, A. Kirchgaessner, M. Klingebiel, M. Krassovski, T. Krumpen, A. Lampert, W. Landing, T. Laurila, D. Lawrence, B. Loose, M. Lonardi, C. Lüpkes, M. Maahn, A. Macke, W. Maslowski, C. Marsay, M. Maturilli, M. Mech, S. Morris, M. Moser, M. Nicolaus, P. Ortega, J. Osborn, F. Pätzold, D.K. Perovich, T. Petäjä, C. Pilz, R. Pirazzini, K. Posman, H. Powers, K.A. Pratt, A. Preußer, L. Quéléver, M. Radenz, B. Rabe, A. Rinke, T. Sachs, A. Schulz, H. Siebert, T. Silva, A. Solomon, A. Sommerfeld, G. Spreen, M. Stephens, A. Stohl, G. Svensson, J. Uin, J. Viegas, C. Voigt, P. von der Gathen, B. Wehner, J.M. Welker, M. Wendisch, M. Werner, Z. Xie, F. Yue, 2022 : Overview of the MOSAiC expedition – Atmosphere. Elementa, Science of the Anthropocene, 10 (1), DOI : https://doi.org/10.1525/elementa.2021.00060.

Rabe, B, Heuzé, C, Regnery, J, Aksenov, Y, Allerholt, J, Athanase, M, Bai, Y, Basque, C, Bauch, D, Baumann, TM, Chen, D, Cole, ST, Craw, L, Davies, A, Damm, E, Dethloff, K, Divine, DV, Doglioni, F, Ebert, F, Fang, Y-C, Fer, I, Fong, AA, Gradinger, R, Granskog, MA, Graupner, R, Haas, C, He, H, He, Y, Hoppmann, M, Janout, M, Kadko, D, Kanzow, T, Karam, S, Kawaguchi, Y, Koenig, Z, Kong, B, Krishfield, RA, Krumpen, T, Kuhlmey, D, Kuznetsov, I, Lan, M, Laukert, G. Lei, R, Li, T, Torres-Valde ́s, S, Lin, L, Lin, L, Liu, H, Liu, N, Loose, B, Ma, X, MacKay, R, Mallet, M, Mallett, RDC, Maslowski, W, Mertens, C, Mohrholz, V, Muilwijk, M, Nicolaus, M, O’Brien, JK, Perovich, D, Ren, J, Rex, M, Ribeiro, N, Rinke, A, Schaffer, J, Schuffenhauer, I, Schulz, K, Shupe, MD, Shaw, W, Sokolov, V, Sommerfeld, A, Spreen, G, Stanton, T, Stephens, M, Su, J, Sukhikh, N, Sundfjord, A, Thomisch, K, Tippenhauer, S, Toole, JM, Vredenborg, M, Walter, M, Wang, H, Wang, L, Wang, Y, Wendisch, M, Zhao, J, Zhou, M, Zhu, J. 2022. Overview of the MOSAiC expedition : Physical oceanography. Elementa : Science of the Anthropocene 10(1). DOI : https://doi.org/10.1525/elementa.2021.00062

Publications - version courte

ICE : Nicolaus, M, Perovich, DK, Spreen, G, Granskog, MA et al., 2022 : Overview of the MOSAiC expedition : Snow and sea ice. Elementa : Science of the Anthropocene 10(1).
DOI : https://doi.org/10.1525/elementa.2021.000046

OCEAN : Rabe, B, Heuzé, C, Regnery et al., 2022 : Overview of the MOSAiC expedition – Atmosphere. Elementa, Science of the Anthropocene, 10 (1),
DOI : https://doi.org/110.1525/elementa.2021.00060

ATMOS : Shupe, M.D., M. Rex, B. Blomquist, P.O.G. Persson, J. Schmale, T. Uttal et al., 2022 : Overview of the MOSAiC expedition : Physical oceanography. Elementa : Science of the Anthropocene 10(1). DOI : https://doi.org/10.1525/elementa.2021.00062

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Hans-Werner Jacobi (Hans-Werner.Jacobi univ-grenoble-alpes.fr)