Évolution de la composition isotopique du nitrate et de l'oxygène le long de l’axe Dumont d’Urville (DDU) - Dôme C. Un changement radical du rapport 15N/14N (δ15N) du nitrate de la neige (Figure a) apparaît nettement lorsque l’on atteint le plateau continental. Ce changement de composition isotopique est directement lié aux phénomènes de perte du nitrate de la neige. © LGGE, Joël Savarino[...]
Évolution de la composition isotopique du nitrate et de l'oxygène le long de l’axe Dumont d’Urville (DDU) - Dôme C. Un changement radical du rapport 15N/14N (δ15N) du nitrate de la neige (Figure a) apparaît nettement lorsque l’on atteint le plateau c[...]
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NITEDC (Évolution du nitrate de la neige de surface de Dôme C)

Terre Solide

Contexte et objectifs

Le nitrate est le produit final de la chaîne d’oxydation des oxydes d’azote, lesquels sont connus pour être à l’origine de la formation d’ozone dans les basses couches de l’atmosphère. Depuis une dizaine d’année, différentes études menées dans les régions polaires ont montré que loin de constituer un matériau passif, le manteau neigeux se comportait comme un véritable réacteur chimique, notamment en raison de la présence de nitrate en son sein. Sous l’effet du rayonnement solaire, le nitrate piégé dans la neige est en effet cassé sous la forme d’oxydes d’azote qui, en s’échappant du manteau neigeux, conduisent à la production d’ozone en surface, dans une région du monde où nul ne la prédisait.

NITEDC est un programme d’observation et d’étude de la stabilité du nitrate contenu dans la neige de surface du site antarctique "Dôme C". Il vise à mieux comprendre les mécanismes physicochimiques qui affectent cette espèce chimique dans le manteau neigeux.

Évolution de la composition isotopique du nitrate et de l'oxygène le long de l’axe Dumont d’Urville (DDU) - Dôme C. Un changement radical du rapport 15N/14N (δ15N) du nitrate de la neige (Figure a) apparaît nettement lorsque l’on atteint le plateau continental. Ce changement de composition isotopique est directement lié aux phénomènes de perte du nitrate de la neige. © LGGE, Joël Savarino
Au cours des trois dernières années, un suivi régulier de l’évolution des teneurs en nitrate du manteau neigeux tout au long de l’année a pu être mis en œuvre grâce à la présence d’un personnel scientifique en hivernage à la station Concordia de Dôme C, où il demeure totalement isolé du reste du monde pendant toute la longue nuit polaire. Ce suivi a l’originalité de comprendre la mesure non seulement de la concentration du nitrate, mais aussi de ses compositions isotopiques en azote et oxygène, lesquelles sont de véritables révélateurs des mécanismes physicochimiques qui l’affectent.


Collecte de neige sous serre au Dôme C
(75 °S, 115 °E, 3260 m) où les conditions d’ensoleillement sont modifiées par la présence de plaques de plexiglas.
© LGGE, Joël Savarino
Plusieurs zones de Dôme C ont été équipées de serres permettant de modifier à la fois la qualité du rayonnement reçu au sol et les compositions chimiques de la neige et ainsi de réaliser des analyses comparatives entre ces zones artificielles et le milieu naturel. L’analyse combinée des données chimiques et des observations météorologiques et le suivi des flux d’émission des oxydes d’azote et des propriétés optiques et métamorphiques de la neige permettent alors d’établir les phénomènes moteurs qui contrôlent l’évolution du nitrate dans la neige. Ces expériences ont la double vocation de faciliter la quantification de la perturbation atmosphérique induite par la perte de nitrate ainsi que l’interprétation des enregistrements glaciologiques comme le forage profond d’EPICA retraçant 800 000 ans d’histoire climatique de la Terre.

Température extérieure au pic de la saison d’été ! © LGGE, Joël Savarino

Dates et lieux

La campagne d’été se déroulera à la station Concordia (Antarctique) du 15 novembre 2009 au 4 février 2010 puis le relais sera pris par le personnel hivernant pour le reste de l’année.

Moyens déployés

En coordination avec la logistique de l’Institut polaire Paul Émile Victor (IPEV) et grâce à la présence de la station permanente Concordia, les opérations suivantes seront effectuées :

  • Puits de neige au Dôme C (75 °S, 115 °E, 3260 m). La neige absorbant préférentiellement la lumière rouge, elle apparaît bleu sous lumière naturelle.
    © LGGE, Joël Savarino
    suivi hebdomadaire par puits de neige de la concentration et des compositions isotopiques du nitrate de la neige sous différentes conditions d’ensoleillement ;
  • mesure des flux d’émission des oxydes d’azote par le manteau neigeux ;
  • détermination des profondeurs de pénétration du rayonnement solaire ;
  • caractérisation de la morphologique de la neige et de sa surface spécifique ;
  • mesure de micrométéorologie pour déterminer les vitesses d’échange air/neige.

Le programme s'appuie en outre sur les traverses logistiques de ravitaillement entre la station côtière Dumont d’Urville et la station Concordia pour réaliser le prélèvement d’échantillons selon un fort gradient d’altitude, de température et d’accumulation de neige et ainsi spatialiser les jeux de données.

Soutiens

Ce projet est soutenu par l’IPEV et l'INSU (programme LEFE) pour les opérations de terrain.
Il reçoit le soutien de l'ANR [OPALE (Production d’oxydant en Antarctique et leur export) et VOSOL (Forçages radiatifs volcanique et solaire)] pour les mesures isotopiques qui ne peuvent se faire qu’en métropole.

Partenaires

INSU, IPEV, British Antarctic Survey, Royal Holloway University of London

Laboratoires français impliqués

LGGE/OSUG (Grenoble)

Contact

  • [insu_user=1752], Chef de mission / Chef de projet 2009/2010