La compréhension des poussières des hautes latitudes pourrait permettre de mieux prévoir le réchauffement de la planète et les phénomènes météorologiques à l'avenir.
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Les scientifiques plongent dans le monde du sable pour mieux comprendre son impact sur notre climat et nos systèmes météorologiques. L'endroit qu'ils ont choisi pour mener à bien leurs recherches peut paraître surprenant.
L'Islande est la zone désertique la plus vaste 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 stériles 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 des régions proches du cercle polaire arctique, bien qu'elles puissent atteindre l'Europe continentale.
Chaque type de poussière a une empreinte digitale unique en fonction du matériau qui la compose : celle des particules islandaises est faite de verre volcanique noir.
"Nous avons trouvé de la poussière noire islandaise en Finlande, mais aussi 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 ?
Les Nations unies considèrent la désertification comme "l'un des plus grands défis environnementaux de notre époque", car le changement climatique et les activités humaines transforment les zones luxuriantes en champs de poussière.
Les déserts islandais sont le résultat de l'activité humaine. "Cette zone aurait été une forêt de bouleaux", explique Mme Dagsson-Waldhauserova en montrant le paysage désertique. Les colons vikings ont essayé 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, seuls 2 % environ du territoire islandais sont recouverts de forêts ou de bois.
Alors que certains scientifiques pensent que l'Arctique pourrait un jour redevenir vert et luxuriant, la reforestation en Islande progresse lentement et avec des objectifs modestes. Le service forestier islandais (IFS) espère pouvoir porter la couverture forestière du pays à 4 % d'ici à 2050.
Une fois que la désertification a commencé, il est difficile de l'inverser : environ 135 jours par an, de la poussière s'élève du désert islandais et contamine d'autres régions d'Europe ou d'Islande qui ne se sont pas encore désertifiées. Les éruptions volcaniques rejettent davantage de cendres, ce qui intensifie les conditions désertiques.
Quel est l'impact climatique des poussières sombres des hautes latitudes ?
Les conséquences climatiques des poussières sombres des hautes latitudes diffèrent considérablement de celles des poussières des basses latitudes. Le GIEC considère que les poussières plus claires des déserts sahariens et asiatiques sont bénéfiques d'une certaine manière, car elles reflètent la lumière.
En revanche, les particules de poussière islandaises sont plus sombres, 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 Mme Dagsson-Waldhauserova, en montrant le glacier Myrdalsjokull devant nous. Lorsque le sable noir forme une couche pouvant atteindre 1,3 centimètre sur les glaciers, la chaleur qu'il accumule fait fondre la glace.
Elle a suivi la dégradation du glacier 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.
À l'instar du charbon noir, cette poussière est un polluant atmosphérique important et un facteur de changement climatique dans les régions arctiques fragiles. En raison de sa portée, les glaciers du Groenland et la glace de mer sont également touchés, explique Mme Dagsson-Waldhauserova.
Les glaciers fondant plus rapidement en raison de l'augmentation des températures, la poussière est de plus en plus exposée. "Sous le glacier, on trouve les matériaux les plus fins des montagnes, une source illimitée de poussière", explique-t-elle.
Mme Dagsson-Waldhauserova surveille les points chauds actifs de la poussière et élabore un modèle régional de poussière plus précis, avec l'aide de plusieurs instruments de mesure installés dans toute l'Islande.
Grâce au programme de surveillance Copernicus (CAMS), elle vient de terminer une première année d'observation permanente des poussières. "Le problème des modèles globaux de poussière est qu'ils n'intègrent pas les sources HLD ou que leur résolution est trop faible. Nos données in situ devraient aider les modélisateurs de poussière à ajuster leurs modèles", explique-t-elle à Euronews Green.
On estime que 2 milliards de tonnes de sable et de poussière pénètrent dans l'atmosphère chaque année, limitant la visibilité et provoquant des problèmes de santé tels que des maladies respiratoires.
Les risques sont encore sous-estimés : "Alors que seules deux personnes ont perdu la vie à la suite d'éruptions volcaniques au cours des 150 dernières années, les tempêtes de poussière ont causé des centaines de morts dans des accidents en Islande", explique Mme Dagsson-Waldhauserova.
La poussière noire pourrait être un indice sur les nuages
La poussière des hautes latitudes a également des effets potentiels de refroidissement.
La poussière en suspension dans l'air peut créer davantage de nuages dans le ciel en servant de noyau 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 formation et la durée de vie d'un nuage", explique Polly Foster, doctorante à l'université britannique de Leeds, 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 par le biais d'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 influençant la quantité d'énergie solaire renvoyée dans l'espace et la quantité de chaleur piégée.
"Si nous parvenons à comprendre la quantité de poussière qui s'accumule, nous pourrons mieux prévoir les nuages, ce qui nous permettra de mieux prévoir le réchauffement de la planète et les conditions météorologiques", explique Mme Foster.
La technologie au service de meilleures prévisions
Pour percer ce mystère, les scientifiques doivent découvrir comment les particules sont réparties à différentes altitudes dans le ciel.
Mme Foster teste actuellement une nouvelle méthode pour déterminer la présence de particules : "Nous avons peut-être trouvé un moyen de la définir. C'est quelque chose que personne n'a jamais fait, et c'est très excitant et très important", déclare-t-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 des particules en temps réel, et il peut aller jusqu'à deux kilomètres", explique Ben Pickering, météorologue en chef 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 de l'atmosphère (ABL), la plus basse de la Terre.
"La couche limite atmosphérique est essentielle pour améliorer la précision des prévisions météorologiques, car c'est là que se produisent tous les échanges d'énergie et que la pollution atmosphérique peut être piégée", ajoute M. Pickering.
Alors que les ballons météorologiques sont très coûteux à faire voler et ne recueillent des mesures que deux fois par jour, et que le lidar ne peut voler que par temps clair, les drones sont une option peu coûteuse et fiable.
Polly Foster attache au drone un instrument innovant qui peut collecter des particules en très faibles quantités sur une lame de verre, ce qui permet d'obtenir des informations inégalées sur le comportement et le transport des poussières.
Pendant ce temps, des 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 comment la poussière a été transportée vers le haut, ce serait incroyable", conclut-elle.
Ce reportage a bénéficié d'une bourse de journalisme scientifique de l'Union européenne des géosciences.