UNE PAIRE DE QUAIS VIDE asseyez-vous sur de la boue séchée dans une marina abandonnée, rappelant de manière flagrante que le plus grand lac d'eau salée de l'hémisphère occidental est en train de disparaître. Trois principaux affluents se jettent dans le Grand Lac Salé de l'Utah, mais des décennies de détournement de leurs flux pour l'agriculture, les villes et l'industrie, ainsi qu'une sécheresse prolongée, ont affamé le corps de 1 700 milles carrés de son sang. L'été dernier, la mer intérieure a fait la une des journaux nationaux lorsqu'elle a atteint le point le plus bas jamais enregistré, exposant environ 750 miles carrés de sédiments aux mêmes vents qui sculptent les hoodoos et sculptent les arches au sud et à l'est.
Malgré une pluie bien nécessaire en ce début d'après-midi d'octobre, seul le plus mince éclat d'eau scintille là où le lac devrait être - et il disparaîtra en quelques jours. Les plaques de terre nue qu'il laissera derrière lui peuvent facilement se transformer en poussière qui souffle directement dans la plus grande zone urbaine de l'Utah, Salt Lake City, à environ 30 miles à l'est. Pire encore, ce sédiment est plein d'arsenic.
Kevin Perry, un scientifique de l'atmosphère à l'Université de l'Utah à Salt Lake City, a parcouru presque chaque centimètre de ce terrain sablonneux en conduisant (parfois en poussant) un vélo fatigué pour échantillonner et identifier les zones les plus érodables. Entre 2016 et 2018, il a pédalé 2 300 milles en esquivant la foudre, les balles de tireurs à la gâchette facile et les bisons errants sur Antelope Island, un parc d'État qui s'avance dans le coin sud-est du lac. Et il a été pris dans une quinzaine de tempêtes de poussière de plus en plus fréquentes sur le lit du lac asséché, ou playa. "Mes jambes ont été sablées", dit-il. « Visibilité réduite à pieds en quelques minutes. Le sable était dans mes yeux."
En documentant la quantité de couverture végétale, la présence et l'épaisseur de toute croûte biologique produite par des bactéries, des algues ou des mousses, et le pourcentage de minuscules particules de limon et d'argile sujettes à la poussière, Perry a déterminé que 9 % des sédiments du Grand Lac Salé soufflent facilement. une façon. Mais pas moins de 22 % pourraient, surtout si les activités humaines, telles que l'utilisation de véhicules tout-terrain ou de motos itinérantes, détruisent la croûte. Perry, météorologue de formation, estime que Salt Lake City reçoit chaque année 10 à 15 événements de poussière notables qui réduisent la visibilité à moins d'un mile, contre aucun il y a seulement 15 ans. Il doit se rapprocher car les capteurs nécessaires pour surveiller la qualité de l'air sont peu nombreux, mal placés pour ses besoins et réglés pour mesurer une seule période de 24 heures tous les trois jours, pour maintenir les coûts bas. Même si les tempêtes de poussière se produisent tout le temps, vous n'avez qu'une chance sur trois de pouvoir en mesurer une, dit-il.
Perry fait partie d'une équipe de six scientifiques visant à suivre la poussière, à la fois la mesure dans laquelle elle se déplace lors d'orages aigus et le fluage chronique incognito de granules microscopiques appelées particules qui peuvent rendre une année plus poussiéreuse que la suivante - ou modifier la longue durée de vie de la Terre en suspension dans l'air. contribution à long terme au changement climatique. Leur projet, appelé Dust Squared, élargira sur cinq ans la surveillance, évaluera l'effet des particules sur la qualité de l'eau et développera des «empreintes digitales» moléculaires pour mieux suivre, modéliser et finalement prédire leur mouvement. Non seulement ils veulent savoir d'où vient la substance, mais ils veulent comprendre ce qui s'y trouve et, une fois qu'elle s'est installée, quel impact elle a sur la santé humaine et le fonctionnement de l'écosystème. Les efforts visant à quantifier la quantité émise par le Grand Lac Salé pourraient mieux éclairer les politiques de gestion des terres et de l'eau. Le projet n'est qu'un exemple des alliances en cours de construction par des scientifiques américains pour coordonner et hiérarchiser les efforts de recherche afin d'enquêter sur la menace croissante de la poussière.
« Il n'y a pas beaucoup de travaux sur les impacts de la poussière sur la qualité de l'eau. On le voit sur le manteau neigeux, mais la prochaine étape consiste à voir où il va, où il se retrouve dans le bassin versant. Ça devient assez désordonné.
—Greg Carling, hydrogéologue
La poussière peut être l'un des plus grands dangers environnementaux régulièrement balayés sous le tapis. Une étude de 2021 menée par des économistes de l'environnement de l'Université Carnegie Mellon a révélé qu'une augmentation de 9,7 et 12,2 % de la poussière dans l'ouest et le Midwest des États-Unis, respectivement, entre 2016 et 2018 a entraîné 9 700 décès prématurés supplémentaires par an d'ici 2018, se traduisant par 89 milliards de dollars de dommages. . Bien que la sécheresse continue et la gestion des terres et de l'eau soient des facteurs, d'autres causes possibles de l'augmentation des particules en suspension dans l'air vont d'une plus grande activité de feux de forêt à une diminution de l'application de la Clean Air Act. Les particules de 10 microns de diamètre sont appelées PM10. Tout ce qui est plus petit que cela peut endommager les tissus pulmonaires, provoquer un cancer du poumon et augmenter le risque de décès. La fièvre de la vallée, une maladie fongique qui peut infecter les poumons une fois qu'elle est déclenchée par des vents violents, est en augmentation. Cependant, les accidents mortels de la route causés par la poussière attirent le plus l'attention. Un dimanche après-midi fin juillet 2021, dans le sud-ouest de l'Utah, une mauvaise visibilité a entraîné un carambolage de 22 voitures qui en a tué huit et en a envoyé 10 à l'hôpital. "Ce fut un événement extrêmement tragique, nous n'avions jamais vu cela dans l'Utah", explique Maura Hahnenberger, membre de l'équipe Dust Squared qui étudie comment la météorologie façonne le mouvement de la poussière de la région vers les montagnes Rocheuses.
Les lits de lacs asséchés représentent la plus grande source de poussière de l'Ouest. Le Grand Lac Salé n'est que le dernier lac dit terminal - un plan d'eau qui ne se jette pas dans l'océan - à s'assécher. Le plus tristement célèbre est le lac Owens en Californie, dont le principal affluent a été détourné en 1913 pour approvisionner Los Angeles en eau. En 1987, lorsque l'EPA a découvert pour la première fois que le lac enfreignait les normes nationales de qualité de l'air ambiant pour les particules, il s'agissait de la plus grande source de PM10 du pays.
Une étude publiée par l'Université Brigham Young en 2020 a révélé que les habitants de l'Utah pourraient perdre environ deux ans chacun sur leur espérance de vie en raison de la mauvaise qualité de l'air. De plus, cela coûte à l'État environ 2 milliards de dollars par an en dépenses de santé, en temps de travail manqué, en perte de tourisme et en ralentissement de la croissance.
Les habitants de Salt Lake City craignent que les sédiments desséchés potentiellement toxiques n'aggravent leur smog déjà inquiétant. La ville est située dans une cuvette, connue sous le nom de Grand Bassin, qui s'étend de la Californie à l'ouest de l'Utah. le lac, à l'ouest, est son point le plus bas, et les chaînes de montagnes Wasatch et Uinta qui dominent le centre urbain forment sa frontière orientale. En hiver, les pics provoquent des inversions par lesquelles l'air chaud emprisonne une couche froide polluée dans la vallée pendant de longues périodes. En été, l'air chaud et stagnant provoque des pics d'ozone et, de plus en plus, l'Utah reçoit la fumée des feux de forêt de la Californie. "Généralement, le printemps et l'automne étaient les périodes où nous avions une très bonne qualité de l'air", explique Perry, "mais c'est à ce moment-là que nous avons nos grosses tempêtes de poussière. Ils ferment notre fenêtre de bonne qualité de l'air, et cela nous expose tous à un risque de mauvaise santé au fil du temps. »
À 7 800 PIEDS, des trembles couleur citron entourent une station météorologique vieille de 80 ans située à la rencontre des chaînes de montagnes Wasatch et Uinta. Deux membres de l'équipe de Dust Squared installent des dispositifs de collecte à haute altitude avant que la première tempête majeure de la saison ne déverse plus d'un pied de neige
Jeff Munroe, géologue au Middlebury College dans le Vermont et chercheur principal du projet, verse des billes noires dans un simple carré de plexiglas peu profond avec cinq bacs séparés. La poussière sera piégée sous les sphères, tandis que leurs surfaces sombres se réchaufferont et aideront à évaporer la neige ou la pluie qui tombe dans les auges. L'appareil résolument low-tech restera immobile au même endroit, accumulant des particules jusqu'à ce que son équipe les échantillonne par temps chaud pour collecter les dépôts "d'hiver" et à nouveau à l'automne pour vérifier le rendement "d'été".
Les Uintas sont l'une des rares chaînes de montagnes du bas 48 avec une orientation est-ouest inhabituelle. En conséquence, dit Munroe, ils offrent aux scientifiques une "expérience toute faite" pour étudier comment la poussière se déplace du Grand Bassin vers les Rocheuses. "C'est ce genre de gant de receveur pour les choses venant du sud ou du nord", ajoute son collègue Greg Carling, hydrogéologue à l'université Brigham Young de Provo. Avec quelque 18 appareils de ce type répartis sur toute la gamme, ils peuvent déterminer la quantité de chutes et de quelle direction.
Munroe termine sa 25e saison dans les montagnes d'Uinta, où il a commencé à étudier comment la poussière façonne les écosystèmes de haute altitude, et où il a déployé les premiers dispositifs de collecte dans le Wasatch en 2020. Lui et Carling ont commencé à collaborer en 2015. En 2019, le duo a publié une première tentative pour déterminer si les playas ou la pollution urbaine sont la principale source de poussière dans les deux gammes; ils ont découvert que 90% des particules du Wasatch provenaient des playas du Grand Lac Salé, à environ 75 miles à l'est, et du lac Sevier, à environ 150 miles au sud-ouest. Mais ils ne pouvaient pas faire la distinction entre les deux sources. Carling dit que la prochaine étape consiste à différencier les playas, puis à envisager des sources supplémentaires, telles que d'autres playas, l'agriculture et le développement pétrolier et gazier. Sautant sur l'occasion d'étudier la poussière "de la source au puits", Munroe et cinq collègues basés dans l'Utah se sont réunis pour former l'équipe de Dust Squared après avoir décroché une subvention de 5 millions de dollars de la National Science Foundation en 2020.
L'une des grandes questions auxquelles l'équipe vise à répondre est de savoir quel impact, le cas échéant, les minéraux, les métaux et les microbes que l'auto-stop sur la poussière peut avoir sur les écosystèmes distants. Par exemple, Janice Brahney, biogéochimiste à l'université d'État de l'Utah, étudie comment la poussière chargée de phosphore modifie le pH et la croissance du plancton dans les lacs alpins.
Carling, quant à lui, étudie si les métaux transportés dégradent la qualité de l'eau lorsque la neige se déverse dans les ruisseaux de montagne. "Pendant la fonte des neiges, nous constatons cette augmentation des concentrations de métaux dans la rivière", dit-il. En utilisant des échantillons du cours supérieur de la rivière Provo, près de la station météorologique, Carling a détecté du plomb, du cuivre, du béryllium et de l'aluminium, dont aucun ne pourrait provenir du matériau d'origine de la roche locale, un simple quartzite. "Le plomb ne devrait pas être dans ces échantillons", dit-il. "Cela doit provenir d'une autre source." Cette découverte a attiré l'attention sur ce que le vent souffle. « Il n'y a pas beaucoup de travail sur les impacts de la poussière sur la qualité de l'eau. On le voit sur le manteau neigeux, mais la prochaine étape consiste à voir où il va, où il se retrouve dans le bassin versant. Ça devient assez désordonné. Pour établir ces liens, Carling compare ce qui se trouve dans la poussière à ce qui se trouve dans les échantillons du Provo, une source d'eau potable.
De même, McKenzie Skiles, hydrologue des neiges à l'Université de l'Utah, a modélisé les impacts de la poussière sur la fonte des neiges dans les montagnes pour essayer de comprendre comment cela affecte l'approvisionnement et la qualité de l'eau de la région. 80 à 90 % de l'eau de Salt Lake City provient de la neige, dit Skiles, "pourtant les modèles actuels de fonte des neiges ne tiennent pas compte des impacts de la poussière". Ses recherches suggèrent que le sol en suspension dans l'air provoque la liquéfaction de la matière blanche entre une et trois semaines plus tôt qu'elle ne le ferait autrement. Au lieu d'un filet d'eau régulier au printemps, ce dégel plus précoce laisse moins d'eau s'écouler dans les rivières et les eaux souterraines pendant les étés de plus en plus chauds et secs. Dans le pire des cas, la fonte provoque des inondations que le sol - et les réservoirs - ne peuvent pas absorber et stocker. "Ce sont les montagnes qui fournissent toute notre eau", dit-elle.
Le véritable objectif de l'équipe, cependant, est d'informer les politiques qui gèrent la quantité de poussière pénétrant dans le manteau neigeux en premier lieu, c'est pourquoi Carling recherche des empreintes digitales chimiques pour relier ce qui atterrit dans les sommets aux lits de lac asséchés. En 2020, il a montré que, bien que ce soit léger, il y a suffisamment de différence dans leurs isotopes de strontium pour distinguer la poussière du Grand Lac Salé et les sédiments du lac Sevier, qui a presque disparu. "C'est une empreinte digitale, mais il serait préférable d'en avoir d'autres", dit-il. Carling et ses collègues étudient également s'ils peuvent trouver suffisamment d'ADN microbien unique pour distinguer si leurs échantillons sont liés aux sédiments, au sol ou à l'exploitation minière.
Sans empreintes digitales, les méthodes de surveillance existantes peuvent manquer beaucoup. Les chercheurs peuvent retracer un événement de poussière plus important jusqu'à la source, mais cela demande de la chance :un satellite doit être au bon endroit au bon moment pour capturer des images définitives. Lorsque ces images n'existent pas, Skiles se tourne vers une technique appelée "modélisation de la rétrotrajectoire", qui utilise des données météorologiques pour tracer une parcelle d'air en arrière dans le temps pour voir où elle a capté des particules. À l'aide de modèles informatiques atmosphériques qui déterminent les origines des masses d'air, Skiles a suivi la poussière dans les montagnes Wasatch jusqu'à un seul événement en 2017 provenant du Grand Lac Salé et du désert. Le modèle a montré que cet événement a contribué à environ la moitié du dépôt total de poussière de la neige.
Alternativement, l'équipe de Dust Squared peut essayer de rassembler des informations sur les événements à l'aide de capteurs EPA, mais ceux-ci sont également limités - jusqu'à seulement 19 sondes de ce type dans l'Utah, dont 14 surveillent les PM2,5, la taille qui peut le plus facilement pénétrer dans les poumons. , et dont cinq suivent les PM10. Leur projet ajoutera 550 autres capteurs à faible coût, la plupart d'entre eux dans les zones urbaines, y compris des moniteurs PurpleAir utilisés par une application populaire de qualité de l'air en temps réel pour smartphone, pour détecter les particules en dessous de PM2,5. (Environ 80% de la population de l'État vit dans le corridor urbain-industriel connu sous le nom de Wasatch Front, s'étendant de Brigham City à Provo et incluant Salt Lake City.) Ils prévoient également d'en installer une douzaine dans des zones plus rurales. Ces dernières années, l'EPA s'est débarrassée des capteurs PM10, car les PM2,5 posent les plus grands problèmes de santé publique, mais les PM10 restent problématiques, et sans la capacité de les surveiller, les chercheurs ne peuvent pas conserver un dossier à long terme. "Pour la recherche sur la poussière, il est difficile de ne pas en avoir", explique Hahnenberger.
À PREMIÈRE COUP D'ŒIL, Owens Lake, à 200 miles au nord de Los Angeles, à l'est de la Sierra Nevada, ressemble à un paysage croustillant et pillé. Une étendue de cristaux salins couvre la majeure partie de la zone, tandis que des traînées de bactéries cramoisies et aimant le sel se développent dans les bassins saumâtres peu profonds. Pendant des décennies, la poussière générée ici était dangereuse pour les 40 000 résidents permanents de la région et les millions de visiteurs des parcs nationaux de la région. En 2014, une ordonnance du tribunal a exigé la mise en œuvre de mesures de contrôle de la poussière pour atténuer 44,2 % de la playa de 110 miles carrés, le plus grand projet de ce type dans le pays.
La norme nationale maximale de qualité de l'air ambiant de l'EPA pour les particules grossières est de 150 microgrammes par mètre cube d'air pendant une période de 24 heures, et des quantités supérieures à 350 causent des dommages importants à la santé humaine. « À Owens Lake, nous avons eu des dépassements supérieurs à 100 fois la norme maximale », explique Phillip Kiddoo, l'agent de contrôle de la pollution de l'air qui supervise maintenant les efforts d'atténuation au nom du district de contrôle unifié de la pollution de l'air du Grand Bassin de l'État. "Notre journée la plus élevée était d'environ 20 000 microgrammes."
Il a fallu trois décennies d'expérimentation avec des couvertures de gravier, des plantations végétatives et des inondations peu profondes pour lutter contre la poussière. Dans les années 1990 et au début des années 2000, les six sites lacustres surveillés avaient des dizaines de dépassements chaque année; en 2020, la zone n'a dépassé les limites fédérales qu'à huit reprises. C'est une réussite en matière d'atténuation, bien qu'elle coûte 2,5 milliards de dollars, et qui nécessitera sans aucun doute une maintenance continue. "Nous avons appris qu'il est beaucoup plus intelligent de travailler avec la nature que contre la nature", déclare Kiddoo.
Pour éviter ce genre de saga coûteuse, Perry de Dust Squared pense qu'il est plus logique de garder le Grand Lac Salé en vie. En juin 2021, lors d'une sécheresse brutale, l'eau de la rivière Bear - la source la plus importante du lac - a cessé d'y couler, alors même que les législateurs de l'État envisageaient de détourner une plus grande partie de son eau à d'autres fins. Jusqu'à ce que le Grand Lac Salé commence à disparaître, de nombreux habitants le considéraient comme une nuisance. "Le public pense que c'est de l'eau salée et qu'elle ne peut servir à rien, et que chaque goutte d'eau qui se retrouve dans le lac est gaspillée", déclare Perry.
Mais un rapport d'État de 2012 dit le contraire. La mer intérieure génère 1,3 milliard de dollars par an pour l'économie de l'Utah, dont 1,1 milliard de dollars provenant de l'industrie (principalement de l'extraction minière), 136 millions de dollars de loisirs et 57 millions de dollars pour élever des crevettes de saumure pour l'alimentation de l'aquaculture. L'industrie du ski de l'État, d'un milliard de dollars, bénéficie également de la neige à effet de lac. Et la région est également une voie de passage importante pour les oiseaux migrateurs. Une conséquence de sa disparition, cependant, a encore plus de pouvoir pour galvaniser l'attention du public :"Ce qui unit tout le monde, c'est la qualité de l'air", déclare Perry.
En raison des niveaux de smog lors des inversions hivernales, l'État n'est plus conforme aux normes nationales de qualité de l'air ambiant il y a près d'une décennie, l'obligeant à créer une stratégie d'atténuation de la pollution. Mais le plan ne tient pas compte de la poussière provenant du Grand Lac Salé. Maintenant, avec le tollé public croissant pour sauver le lac, les politiciens ont pris des mesures pour trouver des solutions. Le représentant du Congrès de l'Utah, Blake Moore, s'est associé à un membre du Congrès californien pour introduire les écosystèmes des lacs salés dans la loi sur le programme des États du Grand Bassin en septembre 2021. Si elle est adoptée, la législation demanderait à l'US Geological Survey d'étudier la meilleure façon de gérer les systèmes d'eau terminaux dans la région - des connaissances qui pourraient également profiter au lac Abert dans l'Oregon et à la mer de Salton et au lac Mono en Californie.
Les recherches antérieures de Perry ont montré que le moyen le plus rentable d'empêcher la poussière est d'arrêter de détourner l'eau douce, notamment vers l'agriculture, et de reconstituer les flux dans le Grand Lac Salé. "Dix pieds d'eau, et vous pourriez résoudre le problème de la poussière", dit-il.
Le programme de bourses de journalisme scientifique MIT Knight a financé le voyage pour cet article.
Correction du 28 février 2022 : Une version antérieure de cette histoire nommait à tort le lac Abert de l'Oregon comme le lac Albert.
Cette histoire a été publiée à l'origine dans le numéro Messy du printemps 2022 de PopSci. Lire plus d'histoires PopSci+.
