Histoire des Pôles

3 - L'observatoire permanent de Dumont-d'Urville et les grandes opérations scientifiques.

 
   

3. L'observatoire permanent de Dumont-d'Urville et les grandes opérations scientifiques.

 

Normalement la station Dumont-d'Urville devait fermer en janvier 1959, à la fin de l'Année Géophysique Internationale. In extremis, Paul-Émile Victor obtint l'autorisation et les crédits pour maintenir une activité scientifique en Terre-Adélie. Une mission de 12 membres fut rapidement montée. Elle sera le point de départ d'une occupation permanente qui n'a toujours pas cessé. Dumont-d'Urville, sur l'Île des Pétrels, allait devenir un observatoire permanent pour un certain nombre de disciplines et le support d'opérations scientifiques de grande ampleur qui marquèrent l'histoire des Expéditions Polaires Françaises pour plus de trente ans.

Évolution des infrastructures.

En 1959 la station Dumont-d'Urville hérite des installations de l'AGI. Elles comprennent trois baraques métalliques " Fillod ", deux au sommet de l'île : la base avec chambres, laboratoires (magnétisme, ionosphère, météo, photo), radio, cuisine, office, vie commune, infirmerie, ... et la centrale électrique, atelier, réserve ; une près de la côte servant de garage et d'atelier pour les véhicules. Une dizaine d'abris en sandwich de contre-plaqué et de klégécell, répartis sur l'île, abritent des capteurs sensibles (magnétisme, sismologie, ozone, photomètres, radiovent, etc.) ou des installations dangereuses (fabrication d'hydrogène, lancement de ballons, etc.). En outre, demeurent les installations de 1952 dites " base Marret " (voir carte de l'île des Pétrels 1959).

Ces installations avaient été conçues pour une période limitée aux trois années de l'AGI. Il faut repenser l'ensemble pour en faire une base permanente et adapter le concept aux contraintes de l'environnement, aux capacités logistiques des EPF et aux crédits qu'il faudra rechercher.

Les constructions nouvelles devront répondre à un certain nombre de critères : bon isolement sans ponts thermiques, facilité et rapidité de montage impliquant une préfabrication poussée, tenue dans le temps avec le minimum d'entretien, implantation qui évite la formation de congères. Les solutions suivantes sont retenues. Les bâtiments seront constitués de panneaux standards de 16 cm d'épaisseur constitués de deux peaux de stratifié verre-polyester enfermant une mousse de polyuréthanne formant le plancher, le toit et les quatre murs. Ils mesurent 160 sur 240 cm. Légers, ils sont facilement transportables mais particulièrement résistants. Suivant les besoins ils comportent soit une fenêtre fixe ou ouvrante équipée de double vitrage et d'un rideau d'occultation, soit une porte de type réfrigérateur industriel. Les panneaux sont boulonnés à une charpente métallique extérieure par des inclusions dans le sandwich ; l'étanchéité est obtenue par des boudins d'élastomères basse température intercalés entre eux. Le bâtiment repose sur un radier métallique monté sur pilotis. Ainsi éloigné du sol naturel qui n'a donc pas besoin d'être terrassé, il permet à la neige de circuler sans former de congères. Le tout est soigneusement haubané. Seule la nouvelle centrale électrique reposera directement sur une plate-forme compte tenu de la masse des groupes électrogènes qu'elle abritera.

La reconstruction commencera en 1963 pour s'achever, tout au moins pour ce premier programme d'aménagement, en 1972. Un gros travail de topographie et de cartographie permettra de conduire les chantiers dans les meilleures conditions possibles. Successivement seront édifiés la centrale électrique, deux bâtiments laboratoires, la " vie commune " avec cuisine, boulangerie, office, restaurant, salon bibliothèque discothèque, labos photos, sanitaires, lavabos et buanderie, un bâtiment logement - le seul avec un étage - avec chambres individuelles, enfin la radio et l'agence postale. Tous ces bâtiments, isolés les uns des autres pour limiter la propagation d'un éventuel incendie, sont reliés par des passerelles métalliques sur pilotis qui rendent aisée la circulation sur un terrain chaotique (voir photo de l'île des Pétrels 1980).

Les bâtiments métalliques " Fillod " ne sont cependant pas abandonnés. Les anciennes baraques de l'AGI sont reconverties en magasin et en atelier tandis que de nouvelles sont édifiées pour abriter des installations techniques (magasin général et garage), des équipements scientifiques lourds (moniteur à neutrons), ou des locaux de campagne d'été (logements de complément).

De même, progressivement, les abris scientifiques en contre-plaqué sont remplacés par des bâtiments assemblés de panneaux préfabriqués (lancement de ballons) ou par des " shelters " les uns et les autres utilisant des sandwiches verre-polyester et mousse de polyuréthanne. Une cave est creusée dans le gneiss de l'île pour accueillir les sismographes.

La nouvelle centrale possède quatre groupes (3x125 kVA et 1x175 kVA) délivrant en moyenne 100 kW en triphasé 220/380V. Cette augmentation de puissance et la qualité de l'énergie délivrée permet un développement des installations scientifiques et une amélioration des conditions de vie.

Ainsi en va de l'alimentation en eau douce. Terminée la lessiveuse où fond la neige sur un coin de la cuisinière et aussi les cuves de fonte avec leurs thermoplongeurs. Finies les corvées de neige souvent souillée par les déjections de manchots. A partir de 1968, l'eau douce est produite à partir de l'eau de mer pompée en permanence sous le niveau de la banquise et distillée sous vide relatif en récupérant la chaleur des échappements des groupes électrogènes. La production journalière atteint 3 m3 : de 10 l par homme et par jour pendant l'AGI on est passé à 100 l !

La radio entretient le contact avec le monde extérieur. Deux liaisons avec la métropole sont exploitées : via Nouméa une liaison PTT et via Kerguelen une liaison administrative gérée par les TAAF. Des liaisons inter-antarctique servent principalement aux échanges météo et en été à maintenir le contact avec les raids sur le continent. Longtemps limités à de la télégraphie sur ondes décamétriques les échanges passent progressivement sur télétype. La téléphonie par BLU n'intéresse pendant longtemps que les liaisons locales (raids et navires) avant que des essais concluants mais limités passent par le réseau TAAF. Le satellite (Inmarsat) n'apparaîtra que dans les années 80, apportant confort, sécurité et permanence des liaisons.

La " vie commune " dispose d'une cuisine et d'une boulangerie pâtisserie modernes, d'un office où l'eau ne manque plus. Dorénavant, la gastronomie a droit de cité et renvoie au moyen âge de la base le pemmican, les conserves de bœuf assaisonné et la purée en poudre ! Dans cette base moderne, longtemps l'exemple pour tout l'Antarctique, les conditions du travail sont devenues optimales.

Modernisation des transports

C'est toujours par voie maritime que l'on atteint la Terre-Adélie mais il faudra attendre 1985 pour que l'on dispose d'un navire polaire national. Après le Norsel norvégien, trop limité en capacité de transport tant pour le matériel que pour le personnel et singulièrement inconfortable, les EPF affrétèrent chez le danois Lauritzen successivement le Magga Dan puis le Thala Dan. Ce dernier vendu aux Brésiliens en 1982, il fallut trouver un remplaçant en catastrophe. Ce fut, pour deux années, le Lady Franklin, canadien, qui ne reste dans les mémoires que par le timbre que lui consacrèrent les TAAF. En 1984 on revint aux norvégiens avec le Polar Bjørn, beaucoup plus petit, mais on put multiplier les rotations entre la Tasmanie et l'Antarctique, les Australiens à qui les EPF sous-affrétaient leur navire étant devenus autonomes. Enfin en 1988 la Fish (Compagnie Nationale de Navigation) nous permit d'affréter français en adaptant à nos besoins un " supply " polaire l'Astrolabe.

L'alternative est l'accès aérien. C'est depuis longtemps la solution adoptée par les USA et les Néo-Zélandais entre Christchurch et Mac Murdo, par les Britanniques, les Argentins et les Chiliens pour leurs bases de la péninsule antarctique. C'est la solution que préconisait le groupe de logistique du SCAR (comité scientifique international de recherche antarctique) dès 1975. La France s'engagea dans cette voie. Le projet proposé par les Expéditions Polaires et présenté par le Territoire des TAAF obtint, en 1986, le feu vert et le financement du Gouvernement malgré une campagne de dénigrement sans fondement orchestrée par le lobby écologiste intégriste. En 1992 une piste, à Dumont-d'Urville, était pratiquement achevée mais la volonté d'aboutir, de se battre pour le projet avait disparu : la piste fut abandonnée.

Les transports terrestres n'évoluèrent que très tardivement. Les " sno-cat ", trop fragiles, furent abandonnés après l'AGI. Sur le plateau antarctique, on travailla avec les seuls weasels auxquels s'ajoutèrent, après l'EGIG II, les HB40 Castors revenus du Groenland ainsi que traîneaux et caravanes. Pour travailler autour de la base, sur l'Île des Pétrels, on adapta les weasels en surnombre qui devinrent engins de chantier. Il fallut attendre la fin des années 80 pour acquérir des tracteurs lourds Caterpillar aux chenilles élargies, qui permirent d'augmenter la capacité de transport sur l'inlandsis.

 

 
 
   

Les observatoires et les programmes scientifiques.

Comprendre la Terre implique d'en mesurer les différents paramètres en de nombreux points d'un réseau pour en avoir une vision globale. Dans ce système les observatoires permanents de l'Antarctique sont irremplaçables car implantés dans un secteur du globe où ils sont particulièrement isolés. Dumont-d'Urville est à 2 700km au sud de l'Australie, et ses proches voisins dans l'Antarctique sont à plus de 1 300 km.

Les différentes disciplines d'observation de la Terre et de son environnement présentes pendant l'AGI vont être maintenues. D'autres viendront les rejoindre. Mais c'est surtout l'évolution de l'instrumentation avec les années qui marquera de façon sensible l'histoire scientifique de Dumont-d'Urville.

Météorologie

La météorologie a été la justification première de beaucoup d'expéditions lointaines. En Terre-Adélie, les météorologues forment l'équipe la plus nombreuse : elle doit en effet assurer les observations synoptiques trihoraires (pression, température, humidité, vent au sol, visibilité, nébulosité, précipitations, rayonnement, ensoleillement, ..) bien qu'après l'AGI les observations de nuit soient rétablies à partir des enregistrements, et des radiosondages aérologiques quotidiens éventuellement complétés par des sondages de vents. Ils ont à gérer et à entretenir un parc instrumental très important, même si l'informatique a supplanté l'électronique et surtout les électromécanismes d'autrefois. Dans un premier temps, un radar a remplacé théodolite et radio-théodolite pour localiser les ballons des radiosondages avant d'être lui-même devenu obsolète devant les systèmes satellitaires. L'hélium, enfin, a remplacé l'hydrogène !

Magnétisme

Autre discipline de base, d'autant plus importante que Dumont-d'Urville est proche du pôle magnétique Sud d'inclinaison, les mesures magnétiques ont été acquises sans interruption depuis 1957. À côté du magnétomètre de référence de tout observatoire magnétique, le La Cour, et des instruments de mesures absolues, sont maintenant exploités des systèmes évolués faisant appel à des phénomènes situés au niveau de l'atome. À côté de ces variations lentes on mesure également les variations rapides (période de quelques dizaines de secondes).

Sismologie

Les trois composantes des mouvements sismiques sont suivis depuis 1957. Depuis 1963 les sismographes sont placés dans une cave creusée dans le gneiss de l'île qui les met à l'abri des vibrations dues au vent et permet de les maintenir à température constante. Des enregistrements numériques ont heureusement remplacé les papiers photo des temps héroïques.

Physico-chimie de la basse atmosphère

Pratiquées de nombreuses années, les mesures de la radioactivité des aérosols pompés en continu donnent des informations sur les éléments traces et en particulier sur le radon considéré comme un traceur de la circulation atmosphérique. Des échantillons d'air sont régulièrement prélevés pour une analyse ultérieure en laboratoire (concentration en CO2).

Physico-chimie de l'atmosphère moyenne

Des mesures de la composition chimique de l'atmosphère moyenne (15 à 50 km) ont été financées tardivement (1984) quand on a commencé à parler du trou d'ozone alors qu'elles faisaient partie des programmes de l'AGI en 1958 mais avec un équipement inadapté aux conditions climatiques. Trois techniques sont employées : mesures continues par spectrophotomètre, sondages laser, mesures in situ par ballon stratosphérique.

Rayonnement cosmique

Un moniteur à neutrons à six sections, fonctionne de façon continue depuis l'AGI. Son suivi scientifique est assuré par l'Université de Berne.

Ciel nocturne et aurores

Dès que la nuit revient sur Dumont-d'Urville, le regard de chacun scrute le ciel pour apercevoir sa première aurore polaire. L'observatoire ne se contente pas de l'observation visuelle : si les gros spectromètres de l'AGI ont été abandonnés, des photomètres, une caméra plein ciel aident les observateurs dans leur surveillance du ciel polaire.

Ionosphère - géophysique externe

Les premiers sondages de l'ionosphère adélienne furent pratiqués à bord du Commandant Charcot en 1949. Au cours du premier hivernage, en 1950, Mario Marret " bricola " un appareillage lui permettant de faire quelques sondages. Le premier sondeur fixe a été le prototype du CNET/LNR installé en 1951 à Port-Martin par Jean Bouquin. Ce prototype donnera le SP35/16 qui sera le sondeur de l'AGI, installé dès 1956. Il sera remplacé en 1966 par un équipement suédois le 1005W, lui-même faisant place à un matériel transistorisé français, le R4F en 1986. Depuis 1966 un pylône de 73 m supporte les antennes. Son érection et son haubanage sans pouvoir créer des massifs en béton a été une première technique.

L'étude de l'ionosphère a été complétée à partir de 1965 par l'utilisation de riomètres qui déterminent, sur des fréquences discrètes, l'absorption du bruit de fond galactique par les couches ionisées.

En 1971 une station de télémesure-télécommande de satellites est installée pour permettre l'exploration de la partie supérieure de l'ionosphère inaccessible depuis sol. Elle exploite les satellites canadiens Alouette 1 puis 2 et les satellites Isis qui opèrent des sondages en " contre-haut ". Rapidement cette station opérera, pour le CNES, sur de nombreux autres satellites.

À partir de cette date, une réorganisation des observatoires et un meilleur emploi des ingénieurs et techniciens hivernants fait place à un observatoire de géophysique externe qui regroupe ionosphère, aurores et ciel nocturne, physico-chimie de l'atmosphère moyenne et rayonnement cosmique. Il gère la station de réception des satellites et assure, pour toutes les disciplines, un service de l'heure à partir d'une horloge de haute précision contrôlée en permanence.

Biologie

L'observation systématique des populations animales a été longue à se mettre en place. Après Jean Prévost hivernant en 1952 puis en 1956 pour étudier la colonie de manchots " Empereurs " de Pointe Géologie, des programmes ponctuels sont tantôt confiés au médecin de l'expédition, tantôt méritent la présence d'un spécialiste. Puis on alternera écologie-éthologie avec physiologie (études de l'adaptation au froid et au jeûne). Enfin un dénombrement annuel systématique des populations mammifères et aviaires, des sites de nidification fait de Dumont-d'Urville un véritable observatoire du vivant.

Parallèlement, les programmes spécifiques se poursuivent et se multiplient avec une forte poussée en biologie marine et ichtyologie.

Médecine

Le médecin-chirurgien de chaque expédition a avant tout un rôle de médecine de soins que l'on souhaite le plus léger possible. Il joue également un rôle important dans le cadre de la médecine de prévention en surveillant la santé physique et mentale des hivernants qui doivent s'adapter à des conditions de vie très particulières : environnement hostile, isolement et confinement de longue durée.

Des programmes de recherche sur l'adaptation physiologique et comportementale à ces paramètres sont conduits par ces médecins avec la participation des membres des expéditions. On bénéficie, dans cette situation non artificielle, du fait de pouvoir étudier un échantillon humain en conditions quasi expérimentales (sujets homogènes et conditions de vie similaires).

 
 
   

Les grandes opérations scientifiques

Les infrastructures logistiques et scientifiques de Dumont-d'Urville vont permettre de développer des programmes importants dans les domaines les plus divers de la recherche. Tous se déroulent pendant la courte période de la campagne d'été et impliquent souvent un effectif important de techniciens et de chercheurs. Leur mise en œuvre sera à chaque fois un exploit opérationnel.

1967 : premiers tirs de fusées-sondes en Antarctique

Nous avons vu l'importance de l'étude de l'ionosphère dans les programmes de recherches polaires de l'AGI. L'activité solaire était alors à son maximum. Il était intéressant, à l'opposé, de reprendre les mêmes études dans un minimum d'activité : ce sera l'Année Internationale du Soleil Calme (AISC). Elle justifie la modernisation des observatoires. En plus, la France décide d'aller voir sur place, c'est-à-dire dans l'ionosphère : ce sont les premiers tirs de fusées-sondes scientifiques de l'Antarctique. En effet, malgré les énormes difficultés prévisibles d'une telle opération, la situation toute particulière de Dumont-d'Urville dans la géométrie de la magnétosphère justifie pleinement cette initiative.

Une équipe de jeunes chercheurs et ingénieurs du Groupe de Recherches Ionosphériques que dirige Jean-Jacques Berthelier développe un instrument embarqué qui mesurera la densité et la température électroniques et les flux de particules en fonction de leur énergie et de leur direction d'arrivée. Avec ses équipements scientifiques et de servitude, la " pointe " mesure 1,70 m et pèse 100 kg. Le CNES apportera en Terre-Adélie une station mobile de lancements de fusées sondes, en l'occurrence, des " Dragon ", fusées à poudre à deux étages de Sud-Aviation qui peut atteindre 200 km. Les EPF devront développer les infrastructures logistiques et scientifiques de Dumont-d'Urville, ce que fera la mission TA16 forte de 29 chercheurs, ingénieurs et techniciens, pendant son hivernage en 1966.

Quatre tirs eurent lieu les 25, 28 et 29 janvier 1967 avec un total succès.

1973 : lancement de ballons-sondes stratosphériques, expérience CITADEL

Un autre paramètre important et mal connu de l'ionosphère est le champ électrique qui y règne. Les mesures au sol sont trop affectées par des effets locaux. Seule solution, faire les observations en altitude sous des ballons plafonnants. Ce sera l'opération CITADEL (Champ dans l'Ionosphère de Terre-Adélie). 15 ballons de 5 000 m3 seront lâchés au cours de la campagne d'été 1972-1973. Les nacelles instrumentalisées ont été conçues et réalisées par le Groupe de Recherches Ionosphériques. Elles permettent la mesure des trois composantes du champ, de connaître l'altitude et l'attitude de la nacelle. Enfin des lests largables télécommandés assurent une longue durée de vol (jusqu'à 48 heures). Là encore les EPF ont montré toute leur ingéniosité et leur maîtrise de l'environnement polaire pour réussir une campagne complexe avec un personnel considérablement réduit (un seul spécialiste du CNES).

1978 : un forage atteint 900 m au Dôme C

Dans les années 70, la communauté internationale des glaciologues commence à comprendre la richesse des informations que contiennent les glaces anciennes sur les climats passés. Pour rechercher ces échantillons de glaces il faut forer l'inlandsis. Diverses considérations liées aux conditions d'accumulation, d'écoulement et d'épaisseur de la glace font choisir aux scientifiques français le Dôme C pour tenter un forage profond. L'opération n'est possible que dans la mesure où les Américains mettent à la disposition des équipes françaises leurs moyens aériens (C130 Hercules équipés de skis) pour les conduire à pied d'œuvre. Deux longues campagnes d'été, en 1976-77 et 1977-78, permettront après l'installation d'un camp provisoire de réussir un forage qui atteindra 900 m de profondeur et d'obtenir ainsi des échantillons vieux de 30 000 ans.

1981 : expédition biomédicale internationale en Antarctique (IBEA)

Une équipe internationale de douze médecins et physiologistes a participé à un programme pluridisciplinaire d'étude de l'adaptation de l'homme aux contraintes de la vie en raid polaire. Ces volontaires, à la fois observateurs et sujets, ont été testés avant, pendant et après leur participation à un raid sur le plateau antarctique en Terre-Adélie dans le but d'identifier d'éventuelles modifications physiologiques, biologiques, psycho-physiologiques, comportementales, voire cliniques, liées aux conditions de vie extrêmes rencontrées dans ce contexte spécifique et de mettre au point des mesures préventives utiles pour y faire face. Ce raid au cours duquel les participants vivaient sous la tente et se déplaçaient en moto des neiges a alterné camps fixes et déplacements pendant 71 jours sur le terrain. Les résultats ont montré un acclimatement physiologique périphérique et une adaptation comportementale. Ils ont également confirmé l'importance primordiale des possibilités individuelles d'adaptation psychosociales des participants au travail en petit groupe isolé dans un milieu agressif. Cette étude a fait l'objet d'un livre " Man in the Antarctic " publié sous la direction de Jean Rivolier.

1986 : étude des vents catabatiques (IAGO)

Ce qui retient sans doute le plus l'attention des visiteurs de la Terre-Adélie c'est la brutalité avec laquelle s'établit un vent qui peut atteindre des vitesses considérables. Il a fait trembler les navigateurs au temps de la voile, donné son titre, " la maison du blizzard ", au récit de son hivernage par Mawson, surpris les météos des premières missions à Port Martin qui ont défini le phénomène de Loewe. Qu'en sait-on dans les années 70 à Dumont-d'Urville ? C'est un vent qui souffle du 170 (S¼SE) et dont la vitesse peut dépasser 80 m/s (près de 300 km/h). Il apparaît comme un écoulement peu épais d'air très froid sur la pente du continent en entraînant la neige de surface et formant ainsi du blizzard. On sait que, par très beau temps, quand on observe un " mur de blizzard " vers le Sud sur le plateau, dans peu de temps la tempête se déchaînera sur la base. Enfin, ce vent s'amortit rapidement quand on s'éloigne en mer. Ce phénomène mérite une étude approfondie, ce que propose André Poggi en 1976 : ce sera le programme IAGO.

Après la disparition de son promoteur, le projet est repris par la météorologie nationale et son établissement de recherche météorologique. Une grosse campagne d'été, sur le continent, en 1986, va accumuler les résultats : chaîne de pylônes aérologiques (anémo-girouettes, sondes de température et d'humidité, capteurs de pression, ..) interrogés par radio entre le rocher du débarquement et carrefour, radiosondages, avion instrumenté télécommandé, cerfs-volants, etc. Ce sera un succès complet qui éclairera le mécanisme du phénomène.

Perpectives d'avenir

Au début des années 80 il apparaît clairement, à travers diverses concertations scientifiques, que, si la base Dumont-d'Urville est un excellent observatoire de l'environnement physique de la planète et de sa biosphère, elle ne peut satisfaire, ne serait-ce que par sa situation, d'ambitieux programmes de recherche qui commencent à se révéler. Il faut travailler en mer et s'enfoncer à l'intérieur du continent. Et pour cette dernière option une nouvelle base continentale est nécessaire. Son étude démarre en 1985. Le site choisi est à nouveau le Dôme C qui convient aux glaciologues, comme on l'a déjà vu, mais aussi aux spécialistes de l'atmosphère moyenne et aux astronomes.

L'expérience que les EPF ont des bases continentales, Station Centrale et Jarl-Joset au Groenland, Charcot en Antarctique, a montré la limite des constructions immergées dans le névé. Si l'isolation thermique que procure la neige permet des économies d'énergie, elle empêche l'évacuation des calories et finit par fondre et inonder la station. De plus les mouvements de la glace ont raison de la résistance mécanique du bâtiment. La nouvelle station, à laquelle Paul-Émile Victor donnera le nom de Concordia, sera donc édifiée sur pilotis comportant des vérins pour assurer la pérennité de son dégagement du sol et sa stabilité. À 1 000 km de la côte elle ajoutera un sommet nouveau au maillage géophysique de la Terre, mais surtout, à l'intérieur du vortex polaire, elle sera le site privilégié pour l'observation de l'atmosphère moyenne - " le trou d'ozone " - et, compte tenu de son altitude, 3 200 m, de la sécheresse de l'atmosphère et de la faible nébulosité, un observatoire astronomique incomparable.

En 1992 les Expéditions Polaires Françaises transmettaient à l'Institut Polaire la gestion des opérations polaires pour la France avec un bilan remarquable par ses réussites et son rayonnement international.