Des particules biologiques jouent un rôle crucial dans la formation de la glace des nuages ​​arctiques

Une équipe internationale de scientifiques de Suède, de Norvège, du Japon et de Suisse a présenté des résultats de recherche révélant le rôle crucial des particules biologiques, notamment le pollen, les spores et les bactéries, dans la formation de glace dans les nuages ​​arctiques. Ces découvertespublié aujourd’hui dans Communications naturellesont des implications considérables pour la science du climat et notre compréhension de l’évolution rapide du climat arctique.

La recherche, dont les résultats ont dévoilé le lien entre les particules biologiques et la formation de glace dans les nuages ​​arctiques, a été menée sur plusieurs années à l’Observatoire Zeppelin, situé sur l’archipel norvégien isolé du Svalbard, en Norvège, dans le Haut-Arctique.

Gabriel Freitas, auteur principal et doctorat. étudiant à l’Université de Stockholm, a détaillé son approche innovante : « Nous avons identifié et compté individuellement ces particules biologiques à l’aide d’une technique optique sensible reposant sur la diffusion de la lumière et la fluorescence induite par les UV. Cette précision est essentielle alors que nous relevons le défi de la détection de ces particules dans des concentrations minuscules, semblables à la recherche d’une aiguille dans une botte de foin. »

Les alcools de sucre comme indicateurs de spores fongiques

L’étude s’est penchée sur la dynamique saisonnière des particules biologiques, établissant des corrélations avec des variables telles que la couverture neigeuse, la température et les paramètres météorologiques. En outre, la présence de particules biologiques a été confirmée par diverses méthodologies, notamment la microscopie électronique et la détection de substances spécifiques, telles que les composés alcooliques de sucre, l’arabitol et le mannitol.

Karl Espen Yttri, scientifique principal à l’Institut de recherche sur le climat et l’environnement NILU et co-auteur de l’étude, a déclaré : « Bien que l’arabitol et le mannitol soient présents dans divers micro-organismes, leur présence dans l’air est liée aux spores fongiques et pourrait être à l’origine des deux. provenant de sources locales ou d’un transport atmosphérique à longue distance.

Les microbes contribuent à la nucléation de la glace à l’observatoire Zeppelin

La quantification des particules nucléant la glace et la compréhension de leurs propriétés se sont révélées être un défi de taille. Les chercheurs ont utilisé deux méthodes distinctes, impliquant la collecte de particules sur des filtres pendant une semaine, suivie d’une analyse rigoureuse en laboratoire.

Yutaka Tobo, professeur agrégé à l’Institut national de recherche polaire au Japon et co-auteur de l’étude, a décrit sa stratégie : « Notre méthode peut quantifier la capacité de nucléation de la glace des particules d’aérosol immergées dans des gouttelettes d’eau à des températures allant de 0°C à à environ -30°C, révélant ainsi la concentration de particules de glace ambiantes actives dans les nuages ​​​​de basse altitude de l’Arctique.

Franz Conen, chercheur à l’Université de Bâle, en Suisse, a ajouté : « En soumettant les filtres à un chauffage supplémentaire à 95 °C, nous avons pu identifier le composant protéique des particules de nucléation de la glace, mettant ainsi en lumière leur origine biologique potentielle. Nos résultats sont sans équivoque. établir la prévalence des particules biologiques contribuant à la nucléation de la glace à l’observatoire Zeppelin.

Paul Zieger, professeur agrégé à l’Université de Stockholm et co-auteur, a souligné l’implication importante de ces découvertes pour la science du climat.

« Cette recherche offre des informations essentielles sur l’origine et les propriétés des particules biologiques et de nucléation de la glace dans l’Arctique, qui pourraient permettre aux développeurs de modèles climatiques d’améliorer la représentation des interactions aérosol-nuage dans les modèles et de réduire les incertitudes liées aux estimations du forçage radiatif anthropique », a déclaré Zieger. .

On s’attend à une augmentation des zones océaniques ouvertes et de la toundra sans neige, deux sources de particules biologiques dans l’Arctique, dans les décennies à venir. Par conséquent, mieux comprendre la relation entre ces particules et les nuages ​​pourrait fournir des informations précieuses sur les transformations en cours et futures qui se produisent dans l’Arctique.