Dans les nuages de glace

Le temps ne pourrait pas être pire. Tout est gris sur gris. Pas la moindre trace du glacier d'Aletsch. Au lieu d'un magnifique panorama alpin, le Jungfraujoch offre aujourd'hui à ses visiteurs d'épais nuages. Pourtant, quelques touristes s'aventurent sur la terrasse panoramique du Sphinx. Le vent leur fouette le visage. Des flocons de neige tourbillonnent dans l'air. Il fait un froid glacial. Tout juste si les visiteurs du monde entier sourient courageusement aux caméras pour la photo souvenir. Deux étages plus haut, au chaud, Ulrike Lohmann et Larissa Lacher regardent les nuages à travers les vitres et se réjouissent. Ce n'est pas la joie de nuire qui les anime, mais cet enthousiasme pour leur sujet, si typique des scientifiques qui se passionnent pour leur discipline.

Ulrike Lohmann est physicienne de l'atmosphère et professeure au Institut de l'atmosphère et du climat de l'ETH Zurich. Aujourd'hui, elle rend visite à sa doctorante Larissa Lacher sur le page externeStation de recherche alpine du Jungfraujoch. La jeune chercheuse a pris ses quartiers ici, à 3571 mètres d'altitude, à l'Observatoire du Sphinx, pour quatre semaines, afin de faire des mesures climatiques. Elle s'intéresse aux particules présentes dans l'air qui contribuent à la formation des nuages. A en juger par la météo d'aujourd'hui, il semble qu'il y en ait beaucoup sur le Jungfraujoch.

Le sable du désert rencontre la glace des glaciers

La couverture nuageuse se déchire brièvement et laisse entrevoir les champs de neige devant la fenêtre. Pas très loin, certes, mais suffisamment pour que Larissa Lacher puisse montrer à sa cheffe les dépôts rougeâtres dans la neige. Les deux femmes passent rapidement d'une fenêtre à l'autre avant que les nuages ne recouvrent tout. Ce qui suscite l'enthousiasme des chercheuses et ressemble à de la neige polluée pour le visiteur venu de la ville n'est rien d'autre que de la poussière du Sahara. Elle provient du dernier événement dit de poussière du Sahara, qui a amené en mai le sable d'Afrique vers le nord. Comment le sable du Sahara influence-t-il la formation des nuages sur le Jungfraujoch, c'est ce qui intéresse les deux scientifiques. En effet, la poussière du Sahara et d'autres particules de poussière dans l'air, appelées aérosols, agissent comme des germes de nucléation sur lesquels se déposent de l'eau ou de la glace en fonction de la température et de l'humidité relative. C'est ainsi que se forment des gouttelettes de nuages ou des cristaux de glace, à partir desquels se forment finalement des nuages entiers. Les nuages dits chauds sont généralement constitués de gouttes d'eau relativement petites et sont reconnaissables à leurs contours bien définis. Les nuages de glace, en revanche, sont constitués de cristaux de glace qui, en raison de leur taille, s'échappent plus facilement du nuage, ce qui explique qu'ils aient typiquement des contours maculés.

Lors de son travail de master, également dans le laboratoire d'Ulrike Lohmann, Larissa Lacher s'était déjà penchée sur les événements de poussière du Sahara et leurs effets sur la formation des nuages - mais à l'époque sur l'île canarienne de Ténériffe, située à seulement 250 kilomètres du Sahara. "Mesurer le même événement de poussière du Sahara pendant deux campagnes de mesure parallèles, d'abord à Ténériffe, puis ici, au Jungfraujoch, serait un grand succès", dit Lacher, et ses yeux bleus brillent. Car elle pourrait ainsi étudier le processus de vieillissement des particules d'aérosols et leur influence sur la formation des nuages.

 

D'autres types de particules fines, comme les sulfates des volcans, les sels marins, mais aussi les particules fines des gaz d'échappement et de l'industrie, peuvent également contribuer à la formation des nuages. Pour étudier leur influence sur la formation des nuages, Lacher est montée ici il y a une bonne semaine. Elle a apporté avec elle une chambre dans laquelle elle peut simuler la formation des nuages dans des conditions contrôlées. Entre-temps, la chambre à nuages a été installée dans le laboratoire du Jungfraujoch et reliée à toutes sortes de tuyaux, de câbles et de capteurs. La chambre aspire l'air atmosphérique par le tuyau d'entrée qui démarre à l'extérieur sur le toit. En fonction de l'échantillon d'air et des conditions dans la chambre, des cristaux de glace de formes et de tailles différentes se forment. Ceux-ci sont détectés à l'autre extrémité de la chambre et évalués ultérieurement.

Mesures pendant la nuit

L'appareil de mesure a été construit il y a quelques mois seulement dans le groupe de recherche de Lohmann, sur la base d'un appareil de l'université de Toronto. Il n'existe pas encore de produits commerciaux. Le domaine est encore bien trop jeune pour cela. "Le fait qu'il y ait aussi des travaux d'ingénierie, c'est ce que je trouve passionnant dans ma recherche", explique Ulrike Lohmann. Elle avait déjà eu l'idée de construire elle-même une chambre à nuages, non pas pour une station de recherche dans les montagnes, mais pour un avion. Mais collecter des données sur les nuages avec un avion est très compliqué et coûteux. De plus, les mesures se limitent à la durée du vol. Le Jungfraujoch est donc plus pratique. Il est enveloppé de nuages pendant 30 à 40 pour cent du temps - les meilleures conditions pour que la doctorante de Lohmann puisse collecter des données appropriées. Lacher commence ses premières mesures à midi. La plupart du temps, elle effectue des mesures quotidiennes bien après minuit. "Pendant la campagne de mesure, je suis totalement détachée de la vie ordinaire, c'est pourquoi je me suis rapidement habituée à ce nouveau rythme. Et en plus, je peux faire la grasse matinée", dit Lacher en souriant.

Elle a une modeste chambre ici, au Jungfraujoch. Le couple de gardiens de cabane, dont Lacher ne dit que du bien, se charge de l'hébergement. Et ce que l'on ne trouve pas au Jungfraujoch peut être commandé en ligne auprès d'un supermarché en bas dans la vallée. Les sacs de courses sont montés en train jusqu'à la gare la plus haute d'Europe, où Lacher peut aller chercher ses achats. Elle s'est bien adaptée, même si le travail à cette altitude est fatigant. En cas de défis techniques, comme hier lorsque la chambre des nuages a gelé de manière inattendue, Lacher doit toutefois savoir s'aider elle-même. Mais cela lui plaît. "Mon travail est très varié", dit Lacher. "Le temps passe très vite ici, là-haut".

Des nuages imprévisibles

Bien que Lacher ne soit là que depuis une semaine, elle peut déjà faire de premières déclarations sur ses mesures. L'après-midi, l'air contient beaucoup plus de particules d'aérosols que la nuit. Pendant la journée, l'air proche du sol est parfois transporté par les courants ascendants jusqu'au Jungfraujoch. Il est pollué et contient beaucoup plus de particules d'aérosols d'origine humaine, mais aussi des particules biogènes comme le pollen. En conséquence, il y a parfois une formation plus importante de cristaux de glace dans la chambre. La nuit, en revanche, l'air est beaucoup plus propre, car la station de recherche se trouve à ce moment-là dans la troposphère libre. Il n'y a alors que très peu d'aérosols sur lesquels se forment des cristaux de glace.

Cette variabilité spatiale et temporelle des particules d'aérosols rend difficile la prévision de la formation des nuages. En conséquence, les nuages font partie des plus grands facteurs d'incertitude dans les modèles climatiques. L'influence des nuages sur le changement climatique est également controversée. En effet, pendant la journée, les nuages ont un effet rafraîchissant car ils réfléchissent le rayonnement. La nuit, en revanche, les nuages ont l'effet inverse, car ils emmagasinent la chaleur de la Terre comme dans une serre.

La modélisation des nuages et des particules d'aérosols dans les modèles climatiques a longtemps été le cœur de l'équipe de recherche de Lohmann. Entre-temps, elle fait un pas de plus et collecte elle-même les données pour ses modèles. "Je suis tout simplement trop impatiente pour attendre que d'autres fassent les mesures dont j'ai besoin pour mes modèles", explique cette professeure pleine de vie. C'est pourquoi aujourd'hui, tant la modélisation que les recherches sur le terrain et les travaux de laboratoire font partie intégrante de ses études. Ainsi, les données que Lacher recueille là-haut seront intégrées dans les modèles climatiques du groupe de Lohmann.

Le soir tombe lentement sur le Jungfraujoch. Pour finir, la montagne se montre tout de même sous son jour le plus conciliant. Tout à coup, la couche nuageuse se déchire et le glacier d'Aletsch se montre dans toute sa splendeur. Sur sa glace, le soleil et les ombres se reflètent. Aussi grande que soit sa fascination pour les nuages, Larissa Lacher se réjouit de ce changement soudain de temps qui met en lumière la beauté du monde alpin. "Ma place de travail temporaire ici en haut me plaît beaucoup", dit-elle. "Et surtout, c'est une grande chance de pouvoir collecter des données de mesure aussi extraordinaires". Et tandis que le soleil disparaît lentement derrière les sommets, Larissa Lacher se prépare à passer une nouvelle nuit au laboratoire.