Sources d'aérosols et processus liés au climat dans l'Arctique – CASPA

CASPA (Climate-relevant Aerosol Sources and Processes in the Arctic) vise à acquérir de nouvelles connaissances fondamentales sur les processus régissant la formation et la distribution des aérosols anthropiques provenant de sources locales, par rapport aux sources éloignées, dans l'Arctique afin de réduire les incertitudes dans les simulations d'impact des aérosols sur le climat arctique. L'accent est mis sur l'hiver et le début du printemps, lorsque les émissions anthropiques contribuent fortement à la couche généralisée de pollution, appelée ‘Arctic Haze’. Les aérosols sont d'importants forceurs climatiques en Arctique, une région qui subit des changements sans précédent en raison du réchauffement rapide. Une meilleure compréhension est cruciale étant donné les risques potentiels des émissions anthropiques locales qui sont déjà importantes et croissantes. Une modélisation correcte de la composition et de la distribution verticale des aérosols dans la basse atmosphère Arctique est importante pour quantifier les effets radiatives directs et indirects des aérosols sur le climat. Les processus chimiques et physiques individuels à l'origine de la formation et l'évolution des aérosols dans l'Arctique ne sont pas suffisamment contraints par les quelques observations disponibles, en particulier en hiver où nos connaissances sont très limitées. Par exemple, les mécanismes de formation d'aérosols secondaires, comme les sulfates ou les organiques, demeurent mal connus dans la pénombre et le froid de l'Arctique en hiver. Le manque de compréhension quantitative des processus qui résulte du manque de données pertinentes est en partie responsable de la grande diversité et souvent de la mauvaise simulation des aérosols en Arctique. Cela nuit à notre capacité d'évaluer correctement les impacts des émissions anthropiques sur les aérosols et le climat de l'Arctique. CASPA comble d'importantes lacunes dans ces connaissances grâce à trois objectifs scientifiques inter-liés visant à améliorer la caractérisation, la compréhension et la modélisation des processus régissant 1) les sources et les voies de formation des aérosols arctiques, 2) le rôle du transport et du mélange des couches limites arctiques sur la formation et distributions verticales des aérosols, menant 3) à une meilleure évaluation des sources anthropogéniques locales et éloignées, sur les distributions et dépôt des aérosols arctiques et leur impacte sur le climat. Une combinaison de collecte de nouvelles données et de modélisation chimie-aérosols-climat sera utilisée pour améliorer les capacités de prévision des aérosols et donc du climat en Arctique. De nouvelles données seront recueillies dans le cadre d’une première campagne de terrain internationale consacrées aux aérosols en hiver (IGAC-Future Earth/IASC) PACES-ALPACA. Nous déploierons des instruments de pointe (janvier-février 2022, Alaska) pour caractériser les aérosols inorganiques/organiques, la stratification verticale et le mélange des aérosols et des précurseurs (mesures au sol, radar, profiles in-situ,,..) sur des sites influencés par les émissions locales/la brume arctique. Des filtres seront collectés pour de nouvelles analyses isotopiques en laboratoire, permettant de mieux comprendre les mécanismes et taux de formation des aérosols. Les données de terrain seront analysées en combinaison avec la modélisation multi-échelles afin d'améliorer les traitements des processus dans les simulations à l'échelle de l'Alaska et Arctique et mieux quantifier les contributions des sources locales, par rapport aux sources éloignées, et leurs effets radiatifs. CASPA regroupe 6 équipes français complémentaires travaillant sur la chimie, la dynamique et la géochimie de l'atmosphère, en étroite collaboration avec les équipes internationales PACES. Les résultats scientifiques seront communiqués aux intervenants, y compris les décideurs (Conseil de l'Arctique, GIEC), et le public par le biais d'activités de valorisation.