Shedding light on global dimming

Toute la lumière sur l'obscurcissement global

Des chercheurs de l'Université Dalhousie suivent les trajets de transport des polluants atmosphériques
1 mai 2006
Le physicien Thomas Duck de l’Université Dalhousie a passé presque tout l’été 2004 dans un pâturage de Chebogue Point, à l’extrémité sud de la Nouvelle-Écosse. Il y a installé un observatoire mobile du nom de CABOT (Canadian Atmosphere Biosphere Observations Trailer) pour étudier l’un des grands enjeux qui se dessine dans le domaine du changement climatique : l’obscurcissement global.
 

Par obscurcissement global, on entend la diminution graduelle du rayonnement solaire qui atteint la Terre. Les chercheurs sont d’avis que la pollution atmosphérique, et tout particulièrement les aérosols de plus en plus présents dans l’atmosphère, privent la Terre de la lumière du soleil en bloquant les rayons solaires et en les réfléchissant dans l’espace. Ces scientifiques estiment que l’obscurcissement global contribue au changement climatique en modifiant les températures à l’échelle mondiale.

À l’aide d’un LIDAR (acronyme dérivé du terme anglais Light Detection and Ranging) portable, un genre de radar optique installé dans l’observatoire, le professeur Duck a mesuré les aérosols présents dans l’atmosphère. Les aérosols jouent un rôle crucial dans la qualité de l’air, car ils pénètrent dans les poumons et affectent la santé respiratoire.

Grâce la mobilité de l’observatoire CABOT, Thomas Duck et ses étudiants peuvent prendre des mesures là où bon leur semble. À l’intérieur de l’observatoire, ils disposent d’un télescope, du LIDAR et d’une salle d’instrumentation bourrée d’ordinateurs pour mesurer les aérosols ainsi que d’autres molécules à différentes altitudes.

Le LIDAR envoie dans l’atmosphère des impulsions lumineuses dont le rayonnement est réfléchi vers l’observatoire par les aérosols et les autres matières particulaires présentes dans l’atmosphère. Le temps qu’il faut à la lumière pour revenir à l’observatoire permet aux chercheurs de mesurer la distance et la longueur d’ondes des molécules. En retour, ces mesures permettent aux scientifiques de retracer la source de la pollution atmosphérique et d’en établir les trajets de transport.

« Lorsqu’il y a beaucoup d’aérosols dans l’atmosphère, les gouttelettes qui forment les nuages ont tendance à être plus petites et plus nombreuses que la normale », explique le professeur Duck. Ce phénomène accroît les propriétés réfléchissantes des gouttelettes. Plus y il a dans l’atmosphère de particules d’aérosol du type de celles contenues dans les traînées de condensation des avions, et plus les propriétés optiques des nuages contribuant à bloquer la lumière du soleil sont accentuées. Autrement dit, plus le niveau d’aérosols est élevé, moins les rayons solaires parviennent à traverser les nuages pour réchauffer le sol.

« Les aérosols modifient la réflectivité des nuages, une propriété qui joue un rôle important dans le changement climatique, indique Thomas Duck. Les grandes quantités d’aérosols libérées dans l’atmosphère depuis quelques années, que ce soit le fait de la pollution ou des feux de forêts, bloquent dans une certaine mesure la lumière du soleil. »

Le professeur Duck a en outre été capable de repérer de la fumée qui provenait de feux de forêt faisant rage en Alberta et au Yukon et qui s’était rendue jusqu'à Halifax. À l’aide de modèles mathématiques et de données satellite, Duck et son équipe ont localisé un panache de fumée qui s’élevait jusqu’à huit kilomètres de hauteur dans l’atmosphère et l’ont suivi à la trace, jour après jour, jusqu’à sa source en Alaska. C’était la première fois que l’équipe de Dalhousie utilisait l’observatoire CABOT, dont elle venait tout juste d’achever la fabrication en 2004. « Nous étions tous très fébriles, souligne le professeur Duck. Et tout a fonctionné à merveille. »

Les données récoltées et la capacité établie de remonter jusqu’à sa source un trajet de fumée aideront les membres de l’équipe à atteindre leur objectif, qui est d’établir le trajet des contaminants issus d’Amérique du Nord qui contribuent à la pollution en Europe. Retracer le parcours du panache de fumée qui a fini par se disperser au dessus de l’océan « nous a aidé à comprendre un peu mieux le problème du transport dans son ensemble, puisque nous pouvons maintenant, à distance, localiser et observer des sources », explique Thomas Duck.

Cet été, l’équipe prévoit se rendre sur la côte Ouest pour analyser la pollution atmosphérique qui pénètre en Amérique du Nord et ses effets sur le changement climatique. « Les pays en développement brûlent de plus en plus de combustibles fossiles, indique le professeur Duck. Nous voulons observer ce qui atteint l’Amérique du Nord. »

Retombées

 

La Nouvelle-Écosse est souvent qualifiée, du moins par les climatologues, de « tuyau d’échappement de l’Amérique du Nord », indique Thomas Duck, qui enseigne la physique et les sciences de l’atmosphère à l’Université Dalhousie de Halifax. En effet, les provinces de l’Atlantique se trouvent sous les vents qui viennent des grandes régions urbaines et industrielles du continent, des sources de pollution majeures.

« Nous tentons de comprendre le trajet qu’a suivi la pollution qui aboutit ici », indique le professeur Duck. La détermination des sources et des trajets de transport de la pollution donnera de meilleurs outils aux décideurs qui sont chargés de trouver des moyens de réduire la pollution qui contribue au changement climatique. « Il est virtuellement impossible de modifier les trajets de transport, précise Duck. On ne peut que tenter de limiter les émissions. »

Grâce à ce travail de mesure et de suivi des trajets de pollution, le scientifique espère pouvoir mettre sur pied une collaboration avec les services météorologiques du Canada et de la Nouvelle-Écosse, dont il pourrait utiliser les modèles de prévision atmosphérique pour interpréter les données recueillies par son groupe. En étant à l’affût des activités qui échappent aux modèles, l’équipe pourrait mettre en lumière des phénomènes physiques susceptibles d’influer sur les trajets de transport de la pollution. Ces recherches pourraient aussi permettre de raffiner les prévisions de pollution atmosphérique destinées aux personnes qui ont des problèmes de santé respiratoire.

« Ce qui nous intéresse, dit Thomas Duck, c’est d’exploiter tous les jeux de données et de les combiner pour mieux comprendre l’étendue du problème de transport de la pollution dans la province et à l’échelle des Maritimes. »

Partenaires

Au Laboratoire de recherches atmosphériques sur l’environnement polaire (Polar Environment Atmospheric Research Laboratory ou PEARL) de la station météorologique Eureka sur l’île d’Ellesmere, au Nunavut, les chercheurs suivent de près les changements climatiques importants qui affectent l’Arctique. Le professeur Thomas Duck, de l’Université Dalhousie, travaille en collaboration avec ses collègues du Réseau canadien pour la détection des changements atmosphériques (Canadian Network for the Detection of Atmospheric Change ou CANDAC) en vue de mesurer ces changements et d’en faire le relevé.

« Dans certaines régions de l’Arctique, on a observé un réchauffement moyen des températures de quatre degrés Celsius au cours des 30 dernières années. Ce phénomène a entraîné une diminution marquée de la calotte polaire », indique le professeur Duck.

Pour mieux comprendre l’importance de ce réchauffement, il est utile de savoir que la différence de température entre la période actuelle et une période glaciaire est d’environ six degrés, indique le professeur. « Par conséquent, un changement de quatre degrés est énorme. »

Le CANDAC, un réseau de chercheurs non officiel, se concentre sur la mise en commun de la recherche, des installations et de la formation, indique James Drummond, scientifique rattaché à l’Université de Toronto et chercheur en chef du CANDAC. L’objectif que poursuit actuellement le réseau est de donner à la station de recherche Eureka une nouvelle vocation axée entièrement sur l’atmosphère, ce qui permettra d’approfondir des questions liées à l’ozone, à la qualité de l’air et au changement climatique.

Selon James Drummond, le LIDAR du professeur Duck, qui permet de surveiller les nuages et les aérosols, peut aider les scientifiques à approfondir leurs connaissances des flux d’énergie dans l’atmosphère et des mécanismes par lesquels ils induisent des changements de température en surface.

Pour en savoir plus

Visitez l'Atmospheric Optics Laboratory.