Des feux de forêt dévastateurs aux ours polaires accrochés à la fonte des banquises, les images choquantes ne manquent pas pour illustrer la nécessité d’agir contre le changement climatique. Mais collecter des données fiables pour suivre le taux de changement – et aider à déterminer comment y faire face – est beaucoup moins simple.
Les scientifiques du National Physical Laboratory de Teddington, dans le sud-ouest de Londres, utilisent un équipement de surveillance précis pour mesurer les polluants et suivre notre impact sur la planète avec plus de précision que jamais.
Le dernier outil du laboratoire est Boreas, un spectromètre laser conçu pour collecter et analyser le méthane, un gaz à effet de serre émis par des dizaines d’activités humaines, de l’agriculture à la combustion de carburant. Dans une tour de télécommunications sans prétention à Heathfield, Surrey, Boreas travaille 24 heures sur 24 dans toutes les conditions météorologiques pour échantillonner de grands volumes d’air. La machine utilise une longueur de tube rempli de fines billes de plastique, qui est ensuite refroidie à -160 degrés Celsius, permettant aux chercheurs du siège du NPL de séparer par cryogénie les particules de méthane de l’oxygène et de l’azote, qui gèlent à des températures beaucoup plus basses.
L’objectif est de déterminer la concentration relative de différentes molécules de méthane et de mieux comprendre d’où viennent les polluants, explique Emmal Safi, chercheur supérieur au NPL. « Alors que les appareils précédents étaient capables de mesurer les concentrations de méthane, ces données à elles seules ne nous disent pas grand-chose sur la source du méthane », dit-elle.
Le méthane est une molécule composée d’un atome de carbone entouré de quatre atomes d’hydrogène (sa formule chimique est CH4). Il existe cependant différents types de méthane dans l’air, appelés isotopologues du méthane. « Différents processus produisent du méthane avec de très petites différences dans la quantité relative de chaque isotopologue, de sorte que la proportion relative de chacun peut être utilisée comme signature pour déterminer sa source », explique Safi.
Jusqu’à présent, les lectures montrent aux chercheurs ce à quoi ils s’attendaient : « Nous voyons du méthane qui a la signature du fond de l’hémisphère nord – de l’air relativement pur de l’Atlantique – et certaines sources agricoles locales », explique Chris Rennick, également un chercheur au sein de l’équipe Boreas. « Cela dépend de la direction du vent un jour donné. »
Ce qui rend Boreas unique, c’est son potentiel : à l’avenir, NPL espère construire plus d’appareils comme celui-ci et les déployer dans différentes régions, y compris l’Arctique, où de grandes quantités de méthane pourraient être piégées dans le pergélisol. « Nous utilisons les données de notre laboratoire d’Heathfield pour contribuer aux estimations des émissions de méthane du Royaume-Uni », explique Rennick. « Cependant, il existe de nombreux autres réseaux dans de nombreux autres pays qui bénéficieraient également des mesures que Boreas peut effectuer. Cela permettrait à l’instrument de contribuer à réduire les émissions mondiales de méthane. »
Boreas est l’une des dizaines d’équipements uniques mesurant les polluants au NPL. L’une des plus importantes sur le plan historique est la Kibble Balance, un ensemble de balances de haute précision développées dans les années 1970 pour comparer la puissance électrique et mécanique. Cinquante ans plus tard, l’appareil est utilisé pour peser des particules d’air individuelles afin de déterminer les concentrations de méthane.
Cependant, le rôle clé des chercheurs tels que ceux qui travaillent sur Boreas n’est pas de mener des recherches sur le climat, ni même de présenter des preuves du changement climatique lui-même. Ce sont des métrologues de métier, là pour étudier et surveiller la science de la mesure afin de maintenir la science aussi précise que possible.