Une étude suisse examine l’effet des émissions du trafic maritime arctique sur les nuages et la glace

Les gaz d’échappement d’un navire de recherche ont offert aux scientifiques de l’EPFZ une occasion rare d’observer la pollution maritime dans l’Arctique. La professeure Julia Schmale et le doctorant Benjamin Heutte ont passé un an à bord d’un navire dans l’océan Arctique. Leur objectif initial était d’en apprendre davantage sur les aérosols naturels : comment ces minuscules particules se forment, se déplacent et influencent les nuages et le climat.

Le navire a compliqué leur projet. Le vent a régulièrement poussé ses gaz d’échappement vers les instruments de mesure de l’équipe. Julia Schmale et ses collègues ont choisi d’y voir une occasion, décrivant la situation comme « une expérience contrôlée ». En été, la pollution de l’air dans l’Arctique est presque inexistante, ont relevé les chercheurs. Il était donc possible d’étudier les émissions d’un seul navire dans un environnement relativement propre.

Leur étude paraît alors que les navires envisagent de plus en plus des passages par les régions polaires. Le passage du Nord-Ouest peut raccourcir de plus de 10 000 kilomètres le trajet entre l’Asie de l’Est et l’Europe occidentale. À mesure que le changement climatique modifie la banquise et que les bouleversements géopolitiques réorientent les échanges commerciaux, cette route prend une importance commerciale et stratégique croissante. Les observations de l’équipe de l’EPFZ offrent un aperçu précis d’un effet local de ce trafic : les interactions entre les particules émises par les navires, les nuages et la glace.

Selon leur composition et leur emplacement, les nuages peuvent piéger la chaleur près de la glace arctique ou refroidir la surface. Ils influencent le bilan radiatif en réfléchissant la lumière du soleil vers le ciel et en renvoyant vers le sol une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre.

Julia Schmale explique que les nuages contenant davantage d’eau liquide agissent « comme une couverture » : ils renvoient vers la surface une plus grande part du rayonnement infrarouge émis par la Terre. Cela compte même dans des conditions glaciales, car le rayonnement infrarouge transporte de la chaleur. Les nuages composés de davantage de gouttelettes d’eau que de petits cristaux de glace peuvent donc influencer la vitesse de fonte de la glace.

L’estimation préliminaire des chercheurs indique un effet local. Lorsqu’un nuage se trouve au-dessus de la glace, les polluants émis par les navires qui l’atteignent dans un rayon de 100 mètres pourraient entraîner environ 1 millimètre de fonte supplémentaire par jour. La relation change au-dessus de l’eau libre : le nuage a alors un effet refroidissant plutôt que réchauffant. Cette estimation concerne une combinaison particulière de la position du nuage et de son exposition à la pollution. Elle ne signifie pas que chaque navire de passage provoque le même rythme de fonte dans tout l’Arctique.

La diminution de la glace estivale et l’augmentation du trafic maritime rendent les routes arctiques plus accessibles et plus disputées. Selon l’Institut allemand Alfred Wegener, la banquise estivale a reculé de 13 % par décennie depuis les années 1990. Les données satellitaires laissent penser que l’Arctique pourrait connaître son premier été sans glace dès 2030.

Selon le Conseil de l’Arctique, le trafic maritime dans la région a augmenté de 40 % en 12 ans. Les routes restent difficiles : les navires doivent encore se frayer un chemin parmi les glaces, mais l’évolution des conditions rend de plus en plus pertinentes pour le transport mondial des voies autrefois difficiles à emprunter. Le passage du Nord-Ouest pourrait raccourcir de plus de 10 000 kilomètres la distance entre l’Asie de l’Est et l’Europe occidentale.

Les gouvernements ne s’intéressent pas uniquement à des trajets plus courts. L’Arctique fait partie de l’initiative chinoise « la Ceinture et la Route », et la stratégie polaire de Pékin vise à faire du pays un « État proche de l’Arctique » d’ici à 2035. Anastasios Leonburg, ancien capitaine et conseiller en risques maritimes chez Allianz Insurance, affirme : « La Chine veut devenir la première puissance de l’Arctique. » Les possibilités commerciales et la concurrence stratégique se développent parallèlement aux changements environnementaux qui contribuent à ouvrir ces routes.

Les mesures de l’EPFZ apportent une pièce à un vaste puzzle climatique. Julia Schmale et Benjamin Heutte étaient partis étudier les aérosols naturels, mais les gaz d’échappement du navire leur ont donné l’occasion d’observer comment les particules d’un seul bateau interagissent avec les nuages, dans une région où la pollution de l’air est presque inexistante en été. Ce cadre inhabituel a permis aux chercheurs d’examiner un panache précis, plutôt que de tenter de le distinguer de nombreuses autres sources.

Les résultats ne constituent qu’une modeste contribution à la compréhension de la formation des nuages et du climat. L’estimation de la fonte supplémentaire réalisée par les chercheurs est préliminaire et s’applique aux nuages situés au-dessus de la glace, dans un rayon limité autour de la pollution causée par les navires. Au-dessus de l’eau, l’effet des nuages peut être refroidissant. Ces différences soulignent l’importance de l’emplacement et de la composition des nuages lorsqu’on évalue les conséquences des émissions dans l’Arctique.

Pour la Suisse, cette étude inscrit les recherches de l’EPFZ dans un débat façonné par les sciences du climat, le commerce et la géopolitique. À mesure que les conditions de glace évoluent, davantage de navires pourraient emprunter les routes polaires, tandis que les émissions liées à ce trafic pourraient influencer les processus locaux de formation des nuages. Les observations de l’équipe fournissent un cas concret sur lequel les chercheurs pourront s’appuyer pour étudier la place de l’activité maritime dans l’évolution du climat arctique.