Du 20 septembre 2019 à septembre 2020, ce groupe de scientifiques est à bord d’un brise-glace qui se laisse dériver, en suivant le mouvement de la glace, pendant toute une année. Avec un budget de plus de 120 millions d’euros (175 millions de dollars canadiens), Mosaic (Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate) est le résultat de l’effort d’un consortium international d’institutions de recherche polaire.

L’objectif principal de cette odyssée scientifique est l’étude du système climatique Arctique, c’est-à-dire l’ensemble de l’atmosphère, l’océan, la glace marine et la biosphère, ainsi que leurs interactions. En quoi cette expédition scientifique mérite-t-elle un tel déploiement de ressources ?

Le système climatique Arctique est particulièrement sensible aux changements climatiques, et la façon dont il réagit est complexe et a un impact important sur le reste du globe.

L’Arctique se réchauffe plus vite

Pour un compte rendu détaillé et fiable de l’état du climat, on peut se tourner vers le cinquième rapport d’évaluation du Groupe intergouvernemental d’experts sur l’évolution du climat (GIEC). Le rapport a conclu que l’Arctique s’est réchauffé substantiellement depuis la moitié du 20ème siècle, et que les humains ont contribué à ce réchauffement. Entre 1972 et 2012, la moyenne annuelle de l’étendue de la glace marine Arctique a diminué à un taux entre 3,5 et 4,1 pour cent par décennie. La masse de la calotte glaciaire du Groenland a aussi diminué pendant les dernières décennies.

Plus récemment, le rapport annuel de la NOAA sur l’Arctique a constaté qu’en 2018 le taux d’augmentation de la température près de la surface en Arctique était toujours deux fois plus élevé que celui de l’ensemble du globe. Dans ce contexte de réchauffement climatique, on s’attend à ce que les événements météorologiques extrêmes, comme le record de fonte de glace en une journée dans la calotte glaciaire du Groenland, soient de plus en plus fréquents.

Le fait que le réchauffement dans l’Arctique soit plus intense que le réchauffement au niveau global est connu sous le nom d’« amplification Arctique ». Ce phénomène est le résultat d’un grand nombre de processus physiques interdépendants qui ont lieu dans l’Arctique.

Par exemple, un de ces processus est la rétroaction albédo. L’albédo fait référence à la capacité d’une surface à réfléchir l’énergie du soleil. Comme exemple de la vie quotidienne, on sait par expérience que l’asphalte devient particulièrement chaud en été ; cela est dû au fait qu’il réfléchit peu l’énergie du soleil. Pour lutter contre le phénomène d’îlots de chaleur urbains dans certaines villes, on construit des toits réfléchissants.

Dans l’Arctique, si la température près de la surface augmente, la neige et la glace fondront plus rapidement et, comme le sol et l’océan sous-jacents réfléchissent beaucoup moins l’énergie du soleil, la température augmentera. Et ainsi de suite.

Raffiner les modèles climatiques

Pour étudier l’évolution du climat dans le temps, la communauté scientifique a développé des modèles climatiques. Ces modèles sont composés d’un ensemble de modules représentant chacun une composante du système climatique (atmosphère, océan…).

Prenons comme exemple l’atmosphère. Pour développer un modèle de l’atmosphère, il faut d’abord connaître les lois physiques qui régissent l’évolution de celle-ci. Ces lois sont représentées par un ensemble d’équations. Si l’on divise l’atmosphère en un grand nombre de petits cubes, on peut appliquer ces équations dans chaque cube afin d’obtenir l’évolution de la température, du vent et d’autres variables atmosphériques. On obtiendra ainsi une image 3D de l’atmosphère à différents instants…