“paleoclimatique_t2” — 2013/10/24 — 11:38 — page 41 — #64
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1. Biogéochimie du système climatique...
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bulles d’air à la surface de l’océan. Le pétillement de celles-ci projette dans
l’atmosphère de fines gouttelettes d’eau de mer qui sèchent, donnant naissance à l’aérosol marin. L’augmentation du flux de sodium déposé dans la
glace Antarctique entre une période interglaciaire et la phase terminale des
périodes froides fût donc initialement attribuée à une cyclogenèse plus active au-dessus de l’océan Austral en dépit d’une distance accrue entre l’océan
libre et le centre du continent Antarctique (Petit et al., 1981 ; Legrand et al.,
1987). Cependant, les modèles numériques prenant en compte l’augmentation
de surface de glace de mer autour de l’Antarctique au DMG ne parvenaient
pas à reproduire l’accroissement du dépôt d’aérosol marin en période froide
suggéré par les carottes de glace Antarctique (Reader et McFarlane, 2003). Les
premières mesures atmosphériques mises en place en régions côtières antarctiques, dans la station anglaise de Halley, allemande de Neumayer et française
de Dumont d’Urville, montrèrent que dans ces régions en hiver, la source
d’aérosol marin n’est pas l’océan ouvert mais la surface de glace de mer. Le
mécanisme est le suivant : au stade initial de formation de la glace de mer, les
forts gradients thermiques présents à l’interface glace-atmosphère engendrent
la croissance de cristaux de glace dendritiques appelés frost flowers (FF) en
anglais. Le long de ces cristaux, la saumure qui se forme à la surface de la
glace de mer, suite au rejet de sel lors de la congélation, migre par tension
de surface. Les frost flowers, fragiles, sont emportés par le vent et génèrent
des aérosols salins. Ce mécanisme de formation de l’aérosol marin agissant
en régions polaires, non pris en compte par les modèles, est maintenant souvent mis en avant pour expliquer l’augmentation des dépôts d’aérosol marin
entre stades interglaciaires et périodes froides suite à l’augmentation de la
couverture de glace de mer (Wolff et al., 2006). Cette hypothèse d’une prédominance de l’aérosol marin généré par les frost flowers plutôt que par l’océan
libre a pu être testée par des mesures atmosphériques réalisées récemment en
hiver, à la station de Concordia. En effet, durant la formation des frost flowers, des processus de fractionnement dus à une précipitation de mirabillite
(Na 2 SO 4 • 10 H 2 O) modifient la composition initiale de la saumure, l’aérosol
généré présentant alors un rapport sulfate sur sodium plus faible que celui de
l’eau de mer (0,07 au lieu de 0,25). Les mesures à Concordia indiquent que
l’aérosol marin atteignant le haut plateau Antarctique en hiver présente bien
un déficit de sulfate par rapport au sodium, démontrant ainsi le rôle clé joué
par les frost flowers et donc la glace de mer comme source d’aérosol marin
dans ces régions. Les dépôts d’aérosol marin dans la glace renseignent donc
sur l’étendue de la glace de mer en hiver au cours du passé. Ce paramètre
est d’importance pour le système climatique de par son rôle sur l’albédo ou
encore sur la circulation océanique.
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1. Biogéochimie du système climatique...
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bulles d’air à la surface de l’océan. Le pétillement de celles-ci projette dans
l’atmosphère de fines gouttelettes d’eau de mer qui sèchent, donnant naissance à l’aérosol marin. L’augmentation du flux de sodium déposé dans la
glace Antarctique entre une période interglaciaire et la phase terminale des
périodes froides fût donc initialement attribuée à une cyclogenèse plus active au-dessus de l’océan Austral en dépit d’une distance accrue entre l’océan
libre et le centre du continent Antarctique (Petit et al., 1981 ; Legrand et al.,
1987). Cependant, les modèles numériques prenant en compte l’augmentation
de surface de glace de mer autour de l’Antarctique au DMG ne parvenaient
pas à reproduire l’accroissement du dépôt d’aérosol marin en période froide
suggéré par les carottes de glace Antarctique (Reader et McFarlane, 2003). Les
premières mesures atmosphériques mises en place en régions côtières antarctiques, dans la station anglaise de Halley, allemande de Neumayer et française
de Dumont d’Urville, montrèrent que dans ces régions en hiver, la source
d’aérosol marin n’est pas l’océan ouvert mais la surface de glace de mer. Le
mécanisme est le suivant : au stade initial de formation de la glace de mer, les
forts gradients thermiques présents à l’interface glace-atmosphère engendrent
la croissance de cristaux de glace dendritiques appelés frost flowers (FF) en
anglais. Le long de ces cristaux, la saumure qui se forme à la surface de la
glace de mer, suite au rejet de sel lors de la congélation, migre par tension
de surface. Les frost flowers, fragiles, sont emportés par le vent et génèrent
des aérosols salins. Ce mécanisme de formation de l’aérosol marin agissant
en régions polaires, non pris en compte par les modèles, est maintenant souvent mis en avant pour expliquer l’augmentation des dépôts d’aérosol marin
entre stades interglaciaires et périodes froides suite à l’augmentation de la
couverture de glace de mer (Wolff et al., 2006). Cette hypothèse d’une prédominance de l’aérosol marin généré par les frost flowers plutôt que par l’océan
libre a pu être testée par des mesures atmosphériques réalisées récemment en
hiver, à la station de Concordia. En effet, durant la formation des frost flowers, des processus de fractionnement dus à une précipitation de mirabillite
(Na 2 SO 4 • 10 H 2 O) modifient la composition initiale de la saumure, l’aérosol
généré présentant alors un rapport sulfate sur sodium plus faible que celui de
l’eau de mer (0,07 au lieu de 0,25). Les mesures à Concordia indiquent que
l’aérosol marin atteignant le haut plateau Antarctique en hiver présente bien
un déficit de sulfate par rapport au sodium, démontrant ainsi le rôle clé joué
par les frost flowers et donc la glace de mer comme source d’aérosol marin
dans ces régions. Les dépôts d’aérosol marin dans la glace renseignent donc
sur l’étendue de la glace de mer en hiver au cours du passé. Ce paramètre
est d’importance pour le système climatique de par son rôle sur l’albédo ou
encore sur la circulation océanique.