1. Nucléation :La formation des aérosols commence par la nucléation, le processus par lequel la vapeur d'eau se condense en minuscules gouttelettes de liquide. Cela peut se produire de deux manières principales :
- Nucléation homogène :les molécules de vapeur d'eau se réunissent directement et forment une gouttelette d'eau sans présence de particules externes. Ce processus nécessite une sursaturation élevée, ce qui signifie que l’air contient plus de vapeur d’eau qu’il ne peut en contenir à une température et une pression données.
- Nucléation hétérogène :Cela se produit lorsque la vapeur d'eau se condense sur des particules existantes dans l'atmosphère, telles que de la poussière, de la fumée, des particules de sel ou même des bactéries. Ces particules agissent comme des sites de nucléation, initiant la formation de gouttelettes à des niveaux de sursaturation inférieurs.
2. Mécanismes de croissance :Une fois que les aérosols se forment par nucléation, leur taille augmente grâce à plusieurs processus :
- Condensation :Des molécules de vapeur d'eau supplémentaires se condensent directement sur les gouttelettes existantes, les faisant grossir.
- Coalescence :lorsque deux ou plusieurs gouttelettes entrent en collision et fusionnent, elles combinent leurs volumes, ce qui donne lieu à des gouttelettes plus grosses.
- Collision-Coalescence :Ce processus implique la collision d'une gouttelette de nuage avec une particule d'aérosol. Si la particule d’aérosol est suffisamment mouillable, elle peut fusionner avec la gouttelette du nuage, favorisant ainsi la croissance des gouttelettes.
3. Influence sur les modèles climatiques :La taille, la concentration et la composition des aérosols ont des implications significatives pour la modélisation climatique :
- Formation des nuages :les aérosols servent de noyaux de condensation des nuages, influençant le nombre de gouttelettes nuageuses qui se forment. Une augmentation de la concentration d’aérosols peut conduire à la formation de gouttelettes nuageuses plus nombreuses mais plus petites, altérant potentiellement les propriétés des nuages et l’efficacité des précipitations.
- Durée de vie des nuages :les aérosols peuvent avoir un impact sur la durée de vie des nuages en affectant leurs propriétés microphysiques. Les gouttelettes plus petites ont tendance à s’évaporer plus rapidement, ce qui entraîne des nuages à durée de vie plus courte qui réfléchissent moins la lumière du soleil dans l’espace.
- Forçage radiatif des nuages :La présence d'aérosols dans les nuages peut modifier la façon dont ils interagissent avec le rayonnement solaire. Les gouttelettes plus petites peuvent disperser davantage de lumière solaire, provoquant un effet de refroidissement, tandis que les gouttelettes plus grosses peuvent absorber davantage de rayonnement, entraînant un réchauffement.
- Effet indirect des aérosols :les changements dans la concentration des aérosols et les propriétés des nuages peuvent influencer indirectement le bilan énergétique de surface, affectant les modèles climatiques régionaux et mondiaux. C’est ce qu’on appelle l’effet aérosol indirect.
L'incertitude dans la représentation des processus d'aérosols dans les modèles climatiques est une source importante d'incertitude dans les prévisions climatiques. Améliorer la compréhension de la formation, de la croissance et des interactions des aérosols avec les nuages reste un domaine de recherche crucial pour affiner les modèles climatiques et améliorer leur précision.
