Si vous lisez un article sur la pollution de l'air en Suisse, sur les gaz à effet de serre ou sur le changement climatique, il est fort probable qu'il contienne aussi des pensées et des idées de Dominik Brunner, chef du groupe "Modélisation atmosphérique et télédétection" à l'Empa depuis 2006, professeur de chimie troposphérique à l'ETH Zurich. Il a participé à des missions satellites de l'Agence spatiale européenne (ESA) et à de nombreux projets de recherche internationaux, a cofondé le réseau suisse de mesure des gaz à effet de serre et bien plus encore. Et plusieurs fois récompensé pour ses recherches, notamment en tant que "Distinguished Senior Researcher" de l'Empa.

Comment cela est-il arrivé ? Constance et patience. Le thème de l'environnement avait déjà intéressé Dominik Brunner dans sa jeunesse ; dans les années huitante, lorsque le mouvement écologique a vu le jour - avec le slogan "Du jute au lieu du plastique", comme il le raconte en souriant, avec la réduction des déchets, les initiatives vertes et la tentative des "activistes" de l'époque d'unir leurs forces pour que Migros, en tant que coopérateur, prenne davantage le chemin de l'écologie.

Dominik Brunner n'est pas devenu pour autant un "vert" avec des ambitions politiques, mais a étudié la physique à l'EPF de Zurich. Dans son travail de diplôme, il a construit un appareil pour mesurer le peroxyde d'hydrogène (H₂O₂) dans l'air ambiant ; le doctorat a poursuivi sur ce thème - un système de mesure entièrement automatique qui a été utilisé à bord d'un avion de Swissair. En ligne de mire de l'éclaireur atmosphérique : les oxydes d'azote et l'ozone, qui étaient déjà à l'époque des facteurs environnementaux importants.

Ces polluants devaient ouvrir des portes pour la carrière du chercheur. Il en a résulté une publication dans le célèbre journal "Science" et une distinction de l'ETH - pour avoir découvert que certains phénomènes sont plus répandus qu'on ne le pensait auparavant. Par exemple, les "panaches" d'oxyde d'azote de grande envergure dans la région de la tropopause, la couche limite au-dessus de la troposphère terrestre - causés par les éclairs et le transport ascendant des polluants atmosphériques de la surface de la terre dans les nuages d'orage.

Dominik Brunner observe les valeurs que le système enregistre 24 heures sur 24 - comme le dioxyde de carbone, le méthane et le protoxyde d'azote. Image: Empa

Comme les nouvelles découvertes suscitent toujours de nouvelles questions, plusieurs campagnes de mesure par avion ont suivi pendant deux postes postdoctoraux à l'Institut météorologique royal néerlandais (KNMI) et à l'EPF de Zurich - au Canada, au Brésil et en Australie, où un ancien avion espion russe a été utilisé, volant à une altitude pouvant atteindre 20 kilomètres. "Il s'agissait aussi pour nous d’étudier la production d'oxyde d'azote par la foudre", raconte Dominik Brunner, "les avions volaient dans des nuages d'orage ; cela avait déjà un certain aspect d'aventure".

Un moment fort de sa carrière. Comme plus tard le projet "CarboCount-CH", dans le cadre duquel une équipe suisse dirigée par Dominik Brunner a également équipé la tour de Beromünster, l'ancienne station de radio située à l'écart des grandes sources de pollution, d'appareils de mesure innovants. "C'était le premier réseau de mesure des gaz à effet de serre de Suisse", raconte le chercheur, "la station fonctionne encore aujourd'hui et fait même partie depuis du réseau de mesure NABEL, le réseau national d'observation des polluants atmosphériques". Avec des stations comme celle du Jungfraujoch et d'autres, il s'agit donc du "matériel" fédéral pour l'étude des dangers environnementaux et des risques climatiques.

Il semble que Dominik Brunner ait souvent eu l'occasion de faire œuvre de pionnier. Et il a sauté sur l'occasion - par pure curiosité. Une vertu importante pour le chercheur, selon lui, tout comme le courage de poursuivre des idées tout à fait personnelles. Exemple : les satellites : Les premières inspirations lui sont venues du KNMI en Hollande, qui développait alors le satellite OMI ("Ozone Monitoring Instrument"). "J'ai vu à quel point il était possible de combiner la modélisation et les mesures par satellite", raconte-t-il. Il a donc approfondi le sujet et essayé d'améliorer les mesures à l'aide de nouveaux algorithmes qui prenaient en compte le fait que les différents sols, comme les surfaces herbeuses, réfléchissent la lumière du soleil de manière différente vers les capteurs du satellite.

L'air extérieur de Zurich est stocké dans 24 réservoirs high-tech selon des règles prédéfinies. Image: Empa

Cette perspective globale ne devrait pas s'arrêter là. Depuis son arrivée à l'Empa, Dominik Brunner s'intéresse de plus en plus aux problèmes régionaux et à petite échelle, par exemple à la pollution atmosphérique urbaine et aux îlots de chaleur : le climat à Zurich. Et comme la puissance de calcul sans cesse croissante des superordinateurs permet des modèles météorologiques de plus en plus fins, des simulations ont été réalisées jusque dans les rues.

De l'orbite au trottoir ... - oui, acquiesce Brunner : "J'ai couvert de très nombreux thèmes et échelles". Une accumulation de connaissances et d'expérience qu'il aime transmettre - que ce soit dans les cours, dans l'encadrement de thèses de doctorat ou en tant que chef d'un groupe de recherche. "Travailler avec des doctorants motivés, c'est bien sûr toujours super", dit-il, "mais en fait, être chef ne me convient pas vraiment, surtout lorsqu'il s'agit de prendre des décisions désagréables. Mais j'ai grandi dans ce rôle et je m'y sens bien".

Eh bien oui, dans le débat sur la recherche climatique, certaines choses ne lui plaisent pas : "On dit souvent que les chercheurs ne font que semer la panique pour obtenir plus de fonds pour la recherche", dit Dominik Brunner, "c'est déjà quelque chose qui m'agace". Finalement, les grandes tendances du réchauffement climatique sont désormais bien confirmées - et le fait qu'il y ait des questions ouvertes n'est pas du tout contesté. Le climatologue explique par exemple les effets de "feedback" : Lorsqu'il fait plus chaud, les régions de neige et de glace de l'Arctique fondent - donc plus de surfaces sombres qui absorbent plus de lumière solaire et accélèrent ainsi à leur tour le réchauffement.

D'un autre côté, la hausse des températures entraîne la croissance des arbres dans les régions plus élevées. La limite des arbres en Suisse s'élève, selon Dominik Brunner, et au final, la végétation croît dans le monde entier - et fixe ainsi plus de dioxyde de carbone. Mais de tels effets apporteront-ils une compensation à long terme ? "La végétation ne peut pas se déplacer à volonté", dit-il, "ce qui m'inquiète vraiment, c'est que nous pourrions même sous-estimer les conséquences du réchauffement climatique".

Ne faudrait-il pas communiquer de manière plus offensive à ce sujet ? Parler aussi clairement sur le plan politique, comme le font certains autres climatologues ? Dominik Brunner préfère s'engager dans la recherche et ne pas trop s'exposer en public - et de toute façon, il n'aime pas se battre. Il donne des interviews à la presse, "si c'est absolument nécessaire ...", ajoute-t-il en souriant.

Dominik Brunner a effectué un post-doctorat à l'Institut météorologique royal néerlandais de De Bilt et a été assistant de recherche à l'Institut de l'atmosphère de l'ETH Zurich. Depuis 2006, il dirige le groupe de modélisation atmosphérique et de télédétection à l'Empa.

Après des études de physique à l'ETH Zurich, Brunner s'est consacré à la recherche atmosphérique dans le domaine des oxydes d'azote, des gaz climatiques et d'autres domaines. Il a publié des travaux sur la modélisation et la technologie de mesure et a participé à des missions satellites de l'Agence spatiale européenne (ESA). Il est chargé de cours à l'ETH Zurich et membre de nombreux comités spécialisés. Il a reçu des distinctions pour sa thèse de doctorat, en tant que réviseur et en tant que "Distinguished Senior Researcher" de l'Empa.

On préfère des projets passionnants comme une campagne de mesure à l'échelle européenne, qui vient d'être lancée. Le projet européen "ICOS-Cities" examinera à la loupe les émissions de gaz à effet de serre dans les grandes villes - à Zurich, puis à Munich et à Paris. Finalement, les métropoles sont, selon une estimation grossière, responsables d'environ 70 pour cent des émissions de gaz à effet de serre dans le monde. Pour les trois villes européennes de tailles différentes, "ICOS-Cities" doit maintenant fournir des données utiles - notamment à l'aide de mesures effectuées sur une tour d'habitation de la cité zurichoise Hardau II, haute de presque 100 mètres, autrefois le plus haut bâtiment de la ville.

Outre les mesures traditionnelles des concentrations de dioxyde de carbone, à partir desquelles les émissions sont calculées "à rebours", un procédé appelé "covariance des turbulances" est utilisé. Grâce à des capteurs à haute fréquence, il est ainsi possible de corréler les enregistrements de gaz climatiques tels que le CO₂, le méthane et le protoxyde d'azote avec les mesures des vents ascendants et descendants. Cela permet d'enregistrer la "respiration" de la ville - et donc de tirer des conclusions sur les causes des émissions. Et ces données pourraient à leur tour révéler les différences d'impact du trafic routier les jours ouvrables ou les week-ends.

Un projet séduisant pour l'éclaireur de l'atmosphère, qui nécessitera des idées, de la curiosité et de la persévérance jusqu'en 2025 - dans le petit cercle des scientifiques, pas sur la scène de la politique climatique. Et pourtant, il a une valeur pratique pour les habitants des grandes villes. "Le changement climatique est certainement le thème central de la recherche atmosphérique", déclare Dominik Brunner, "pour moi, c'est déjà une affaire de cœur".