Environnement

Étude de l'évolution de la température en Antarctique : contribution au suivi du réchauffement climatique

Marco brogioni

Nationality Italian

Year of selection 2008

Institution CNR-IFAC

Country Italy

Risk Environnement

Post-Doctoral Fellowship

1 year

80000 €

Garder l'oeil sur le dernier continent inexploré de notre planète

L’Antarctique est glacé, sans doute plus encore que vous ne l’imaginez. Il renferme tant de glace que sa fonte totale pourrait se traduire par une élévation du niveau de la mer de plus de 60 mètres à l’échelle de la planète. De plus, cet espace est si froid et vaste qu’il influence le climat de la Terre entière. Il est donc peu surprenant que cet immense continent mérite l’attention de la communauté scientifique. Malheureusement, les conditions environnementales font que l’exploration ou le suivi classiques, et même la vie humaine, y sont presque impossibles. Grâce aux capteurs optiques satellitaires qui surveillent actuellement l’Antarctique plusieurs fois par jour, les scientifiques ont pu estimer grossièrement la température de sa surface. Malheureusement, nous ignorons si cette température est stable ou non, bien qu’il s’agisse d’une question cruciale pour l’avenir de l’humanité. L’un des points faibles des capteurs optiques est qu’ils sont parfois aveuglés par de mauvaises conditions météorologiques, si bien qu’ils ne parviennent pas toujours à livrer des données thermiques ; en outre, ils n’ont accès qu’à la neige située à la surface de la glace. Pour surmonter ces limites, Marco Brogioni a décidé d’utiliser des capteurs satellitaires passifs à micro-ondes afin de relever des données sur la température. Son idée consiste à étendre cette approche, actuellement appliquée dans certaines parties de l’Antarctique, à l’ensemble du continent. Cette méthode présente en effet deux grands avantages : non seulement les ondes électromagnétiques ne sont pas bloquées par les nuages, mais elles permettent en outre d’observer la couche de glace inférieure, en pénétrant jusqu’à un mètre dans la surface neigeuse. De fait, la partie interne de la glace est plus stable, car elle subit beaucoup moins l’influence des conditions météorologiques, comme l’intensité du soleil ou la présence de nuages. Les données recueillies dans la couche de glace inférieure offrent par conséquent des renseignements plus stables et plus précis sur l’évolution des températures dans la région. D’après Marco Brogioni, il est possible de déduire la température de la glace à partir de l’intensité des ondes électromagnétiques qu’elle émet. À l’avant-garde de la modélisation électromagnétique par capteurs à distance, le chercheur a donc élaboré un modèle innovant pour interpréter les émissions d’ondes électromagnétiques, en vue de quantifier les modifications du climat. Comprendre les tendances énergétiques en Antarctique pourrait nous aider à suivre le processus de réchauffement de la planète. Les découvertes de Marco Brogioni alimenteront les futurs rapports du GIEC* sur le changement climatique, ainsi que les recommandations futures sur le réchauffement destinées aux décideurs.

Marco Brogioni bénéficie d’une bourse post-doctorale AXA pour conduire ses travaux à l’Institut italien de physique appliquée IFAC-CNR.
Les décennies récentes ont vu un intérêt croissant pour l’étude des phénomènes naturels en raison du changement climatique et de l’intensification des catastrophes météorologiques.
Bien que des voix affirment que ces résultats scientifiques soient contestables, le GIEC (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat) a apporté la preuve que les gaz à effet de serre générés par les activités humaines ont eu un impact significatif sur le changement climatique et le réchauffement global observés depuis une vingtaine d’années.

Parmi les nombreux sujets étudiés par les chercheurs, une attention toute particulière a été accordée au comportement de la cryosphère, c’est-à-dire les régions terrestres où l’eau est présente à l'état solide de manière permanente ou durable, qui est l’un des principaux indicateurs du changement climatique. De nombreux glaciers, l’inlandsis du Groenland, les zones de permafrost et pergélisol, les couvertures neigeuses et la banquise arctique sont en train de subir des changements majeurs qui affectent les écosystèmes – et par ricochet la vie humaine. L’Antarctique joue un rôle fondamental dans le climat. C’est la région la plus froide de la planète et sa superficie est égale à 1,5 fois celle de l’Europe. Si l’on imagine la fonte complète de sa couverture de glace, on constaterait une montée globale du niveau de la mer de plus de 60 mètres ! Bien qu’il affecte directement le climat de la Terre, l’Antarctique est la région la moins explorée de la Terre et l’on ne possède que peu d’échantillons de son environnement. L’exploration de ce continent est restée très limitée en raison des conditions extrêmes qui y règnent (la température du plateau oscille entre -25°C en été et -80°C en hiver) et rendent très difficile l’activité humaine. Ces difficultés peuvent être surmontées partiel lement par les techniques de télédétection (généralement embarqués à bord de satellites). En effet, n’exigeant aucune présence humaine à terre, elles peuvent être utilisées pour procéder à des évaluations de surface et de subsurface. La situation du plateau oriental de l’Antarctique n’est pas encore préoccupante, bien que la péninsule et les régions de l’ouest connaissent une importante fonte des glaces. Le plateau antarctique, qui représente 76 % de la surface du continent, est vital pour la circulation atmosphérique et la circulation océanique : les modifications qu’il subit sont un indicateur essentiel des tendances du climat terrestre et de leur évolution. L’observation des évènements subis par l’environ - nement antarctique est indispensable à l’analyse des tendances du climat à court et long terme. Les données collectées par les capteurs du satellite à micro-ondes faciliteront l’établissement de cartes reflétant la température des glaces de subsurface. Ces cartes seront utiles pour déterminer les tendances spatiales et temporelles de l’énergie intrinsèque de la glace de l’Antarctique, et pour surveiller l’évolution du réchauffement climatique.

Quels sont les impacts concrets de la fonte du manteau neigeux ?
La fonte des manteaux neigeux est à la fois la conséquence et la cause du réchauffement climatique. Les surfaces enneigées et englacées reflètent environ 90 % du rayonnement solaire frappant la surface du globe. Plus la température de l’air et des océans augmente, plus la neige et la glace fondent et disparaissent, ce qui diminue d’autant le rayonnement solaire réfléchi. Autrement dit, le rayonnement solaire de moins en moins réfléchi réchauffe les eaux et les sols, et ce réchauffement accélère la fonte des glaces – un mécanisme appelé “rétroaction positive”. Il semble que ce mécanisme joue un rôle majeur dans le changement climatique, dans la mesure où il augmenterait la puissance et les conséquences des phénomènes météorologiques. Par exemple, l’une des conséquences redoutées – et qui risque de se produire sous quelques années – serait la disparition de la calotte glacée du pôle Nord pendant l’été : les animaux qui font leur habitat sur la glace (par exemple, les ours polaires) seraient alors menacés d’extinction.

Qu’est ce qu’un satellite à micro-ondes passif ?
Un satellite à micro-ondes passif est un satellite artificiel en orbite à 700 km de la Terre et qui est équipé d’un radiomètre à micro-ondes (appareil qui mesure le rayonnement électromagnétique naturel en provenance de la Terre). À partir des caractéristiques du rayonnement mesuré, on peut arriver à déduire certaines spécificités de la surface émettrice.

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