Une nouvelle étude révèle que les aérosols d'ammoniac de Penguin Guano jouent probablement un rôle important dans la formation de nuages à protection thermique autour du continent gelé.
De nouvelles recherches montrent que le pingouin guano en Antarctique est une source importante de particules d'aérosol d'ammoniac qui aident à ramener la formation et la persistance de nuages faibles, qui refroidissent le climat en reflétant un peu de soleil entrant dans l'espace.
Les résultats renforcent la conscience croissante que le réseau de vie complexe de la Terre joue un rôle important dans la formation du climat planétaire. Même aux petits niveaux mesurés, les particules d'ammoniac du Guano interagissent avec les aérosols à base de soufre des algues océaniques pour commencer une réaction en chaîne chimique qui forme des milliards de minuscules particules qui servent de noyaux pour les gouttelettes de vapeur d'eau.
Les nuages marins faibles qui couvrent souvent de grandes étendues de l'océan austral autour de l'Antarctique sont un joker dans le système climatique parce que les scientifiques ne comprennent pas pleinement comment ils réagiront au chauffage causé par l'homme de l'atmosphère et des océans. Une étude récente a suggéré que la grande augmentation de la température mondiale annuelle en 2023 et 2024 qui s'est poursuivie cette année a été causée en partie par une réduction de cette couverture nuageuse.
«Je suis constamment surpris de la profondeur de la façon dont un petit changement affecte tout le reste», a déclaré Matthew Boyer, co-auteur de la nouvelle étude et scientifique atmosphérique à l'Institut de recherche sur le système atmosphérique et de terre de l'Université d'Helsinki. « Cela montre vraiment qu'il existe un lien profond entre les processus écosystémiques et le climat. Et vraiment, c'est la synergie entre ce qui vient des océans, des espèces productrices de soufre, puis l'ammoniac provenant des Penguins. »
Survivants climatiques
Les pingouins aquatiques ont évolué à partir d'oiseaux volants il y a environ 60 millions d'années, peu de temps après l'âge des dinosaures, et ont persisté à travers de multiples cycles naturels et naturels d'âge glaciaire et des époques interglaciaires plus chaudes, survivant des climats extrêmes en migrant vers et depuis des poches d'habitat approprié, appelé Climate Refugia, a déclaré Rose Foster-Dyer, A. Marine and Polar Ecologist avec l'Université de Canaterbury.
Une étude de 2018 qui a analysé les restes d'une ancienne «super colonie» des oiseaux suggère qu'il pourrait y avoir une fenêtre climatique «pingouin optimal» entre environ 4 000 et 2000 ans, du moins pour certaines espèces dans certaines parties de l'Antarctique, a-t-elle déclaré. Diverses espèces de pingouins se sont adaptées à différentes niches d'habitat et cela sera confronté à différents impacts causés par le réchauffement causé par l'homme, a-t-elle déclaré.
Foster-Dyer a récemment effectué des recherches sur les pingouins autour de la mer de Ross et a déclaré que le changement climatique pourrait ouvrir plus de zones pour la création de pingouins Adélie, qui ne se reproduisent pas sur la glace comme d'autres espèces.
« Il y a des preuves que toute cette zone avait autrefois beaucoup plus de colonies … ce qui pourrait éventuellement être repeuplé à l'avenir », a-t-elle déclaré. Elle est également plus optimiste que certains scientifiques sur l'avenir pour les pingouins empereurs, la plus grande espèce du groupe, a-t-elle ajouté.
« Ils se reproduisent sur la glace rapide, et il y a beaucoup de publications sur la façon dont les populations pourraient être en baisse et leur habitat est extrêmement menacé », a-t-elle déclaré. « Mais ils ont vécu tant de cycles différents du climat, donc je pense qu'ils sont plus adaptables que les gens ne leur en accordent actuellement. »
Au total, environ 20 millions de paires de reproduction de pingouins nichent dans de vastes colonies tout autour du continent gelé. Certaines des plus grandes colonies, avec jusqu'à 1 million de paires de reproduction, peuvent couvrir plusieurs miles carrés. Il n'y a pas d'estimations solides pour la quantité totale de guano produite par les oiseaux sans vol chaque année, mais certaines études ont montré que les colonies individuelles peuvent produire plusieurs centaines de tonnes. Plusieurs nouvelles colonies de pingouins ont été découvertes récemment lorsque leurs excréments ont été repérés dans des images satellites détaillées.
Quelques colonies de pingouins ont grandi récemment tandis que d'autres semblent se rétrécir, mais en général, leur habitat est considéré comme menacé par le réchauffement et l'évolution des conditions de glace, ce qui affecte leurs approvisionnements alimentaires. La vitesse du réchauffement causé par l'homme, pour laquelle il n'y a pas de précédent dans les dossiers du paléoclimat, peut exacerber la menace pour les pingouins, qui évoluent lentement par rapport à de nombreuses autres espèces, a déclaré Foster-Dyer.
« Tout change à un rythme aussi rapide, il est vraiment difficile de dire beaucoup de choses », a-t-elle déclaré.
Des recherches récentes ont montré comment d'autres types de vie marine sont également importants pour le système climatique mondial. Les nutriments des excréments des oiseaux aident à fertiliser les fleurs de plancton productrice d'oxygène et d'énormes essaims de poissons qui vivent dans les couches du milieu du carbone du cycle océanique verticalement à travers l'eau, ce qui le déposait finalement dans une couche de sédiments généralement stable sur le fond marin.
Mesures délicates
Boyer a déclaré que la nouvelle recherche avait commencé comme un projet de suivi d'autres études de la chimie atmosphérique dans la même zone, près de la base argentine du Marambio sur une île le long de la péninsule antarctique. Les observations d'autres équipes ont suggéré que cela pourrait valoir la peine d'essayer spécifiquement de regarder l'ammoniac, a-t-il déclaré.
Boyer et les autres scientifiques ont mis en place un équipement spécialisé pour mesurer la concentration de l'ammoniac dans les airs de janvier à mars 2023. Ils ont constaté que, lorsque le vent soufflait de la direction d'une colonie d'environ 60 000 pingouins d'adélie, à environ 5 miles de distance, la concentration d'ammoniac a augmenté jusqu'à 13,5 parties par milliards – plus de 1000 fois plus haut que la lecture de fond. Même après que les pingouins ont migré de la zone vers la fin de février, la concentration d'ammoniac était encore plus de 100 fois plus élevée que le niveau de fond.
« Nous avons un instrument que nous utilisons dans l'étude pour nous donner la chimie des gaz car ils se regroupent réellement », a-t-il déclaré.
« En général, l'ammoniac dans l'atmosphère n'est pas bien mesuré car il est vraiment difficile à mesurer, surtout si vous voulez mesurer à une très haute sensibilité, si vous avez de faibles concentrations comme en Antarctique », a-t-il déclaré.
Vents parfumées à Penguin
L'objectif était de déterminer d'où vient l'ammoniac, y compris le test d'une hypothèse précédente selon laquelle la surface de l'océan pourrait être la source, a-t-il déclaré.
Mais la taille des colonies de pingouins en a fait la source la plus probable.
« Il est bien connu que les oiseaux marins dégagent de l'ammoniac. Vous pouvez les sentir. Les oiseaux puent », a-t-il déclaré. « Mais nous ne savions pas combien il y avait. Donc, ce que nous avons fait avec cette étude était de quantifier l'ammoniac et de quantifier son impact sur le processus de formation des nuages. »
Les scientifiques ont dû attendre que le vent souffle de la colonie de Penguin vers la station de recherche.
« Si nous avons de la chance, le vent souffle de cette direction et non de la direction du générateur de puissance », a-t-il déclaré. « Et nous avons eu la chance que nous ayons eu un événement spécifique où les vents de la colonie Penguin ont persisté assez longtemps pour que nous ayons réellement pu suivre la croissance des particules. Vous pourriez être là pendant un an, et cela pourrait ne pas arriver. »
L'ammoniac du Guano ne forme pas les particules mais suralimente le processus qui le fait, a déclaré Boyer.
« C'est vraiment le sulfure de diméthyle du phytoplancton qui dégage le soufre », a-t-il déclaré. «L'ammoniac améliore le taux de formation des particules. Sans ammoniac, l'acide sulfurique peut former de nouvelles particules, mais avec l'ammoniac, c'est 1000 fois plus rapide, et parfois encore plus, nous parlons donc jusqu'à quatre ordres de grandeur plus rapidement à cause du Guano.»
Ceci est important en Antarctique spécifiquement parce qu'il n'y a pas beaucoup d'autres sources de particules, telles que la pollution ou les émissions des arbres, a-t-il ajouté.
« Ainsi, la force de la source est importante en termes d'effet climatique au fil du temps », a-t-il déclaré. « Et si la source change, cela va changer l'effet climatique. »
Il faudra plus de recherches pour déterminer si Penguin Guano a un effet de refroidissement net sur le climat. Mais en général, a-t-il dit, si les particules se transportent vers la mer et contribuent à la formation des nuages, elles auront un effet de refroidissement.
« Ce qui est aussi intéressant », a-t-il dit, « c'est que si les nuages sont sur les surfaces de glace, cela pourrait en fait conduire à réchauffer parce que les nuages sont moins réfléchis que la glace en dessous. » Dans ce cas, les nuages pourraient réellement réduire la quantité de chaleur que la glace plus lumineuse refléterait autrement loin de la planète. L'étude n'a pas essayé de mesurer cet effet, mais cela pourrait être un sujet important pour les recherches futures, a-t-il ajouté.
L'effet Guano persiste même après que les oiseaux ont quitté les zones de reproduction. Un mois après leur départ, Boyer a déclaré que les niveaux d'ammoniac dans l'air étaient encore 1 000 fois plus élevés que la ligne de base.
« L'émission de l'ammoniac est un processus dépendant de la température, il est donc probable qu'une fois l'hiver, l'ammoniac est congelé », a-t-il déclaré. « Mais même avant que les pingouins ne reviennent, je supposais que lorsque la température se réchauffe, le guano recommence à émettre à nouveau d'ammoniac. Et les Penguins se déplacent tout autour de la côte, il est donc possible qu'ils fertilisent juste une côte entière avec de l'ammoniac. »
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