Les physiciens de l'atome ont découvert que la façon dont la fumée des incendies de forêt en provenance d'Afrique interagit avec les nuages ​​au-dessus de l'océan Atlantique entraîne un effet de refroidissement net, ce qui est contraire à la compréhension précédente et a des implications pour les modèles climatiques mondiaux.

Les nuages ​​jouent un rôle de premier plan dans la modération du climat terrestre, mais leur rôle est encore mal compris. Généralement, les nuages ​​refroidissent la Terre en réfléchissant la lumière solaire entrante dans l'espace. Réduire la réflectivité des nuages ​​- avec une couche de pollution, par exemple, réduit l'effet de refroidissement. Cependant, de nouvelles recherches dans Actes de l'Académie nationale des sciences par des physiciens de l'UMBC et des collaborateurs ajoute une touche surprenante à ce modèle.

Chaque automne, les incendies traversent l'Afrique centrale et australe, créant tellement de fumée qu'elle est clairement visible depuis l'espace. Le vent balaie la fumée vers l'ouest au-dessus de l'océan Atlantique, où il s'élève au-dessus du plus grand rassemblement semi-permanent de nuages ​​au monde. Pendant des années, les scientifiques pensaient que dans l'ensemble, la fumée diminue l'effet de refroidissement des nuages ​​en absorbant la lumière que les nuages ​​en dessous refléteraient autrement. La nouvelle étude de Zhang et ses collègues ne conteste pas cet effet, mais introduit un nouveau mécanisme qui le contrecarre en rendant les nuages ​​plus réfléchissants.

« Le but de cet article est d'examiner ces processus concurrents. Lequel est le plus important ? » demande Zhang. En utilisant les données d'un système LiDAR sur la Station spatiale internationale, Des recherches récentes de l'UMBC ont révélé que les couches de fumée et de nuages ​​sont beaucoup plus proches l'une de l'autre qu'on ne l'avait observé auparavant. Cela signifie la fumée, qui se présente sous la forme de minuscules particules appelées aérosols, peut interagir physiquement avec les nuages, affectant la façon dont ils se forment au niveau microscopique. Les études précédentes négligeaient généralement ces changements microphysiques dus aux interactions des aérosols avec les nuages.

Les nuages ​​ont besoin de "graines" pour pousser. Une graine peut être n'importe quelle minuscule particule autour de laquelle se condensent des gouttelettes de nuage. Les aérosols sont parfaits pour semer les nuages, et avec plus de graines, de nombreuses petites gouttelettes de nuage remplacent moins de grosses gouttelettes, qui réfléchissent alors collectivement plus de lumière et augmentent l'effet de refroidissement.

L'équipe a découvert que dans des conditions enfumées, il y a presque deux fois plus de "graines" par centimètre cube. En exécutant des simulations informatiques dans différentes conditions, ils ont déterminé que dans l'ensemble, "L'effet d'ensemencement est gagnant, " dit Zhang. Alors, contrairement à une idée reçue de longue date, l'effet global de la fumée en vol stationnaire sur les nuages ​​près de l'Afrique semble être un effet rafraîchissant.

Zhang s'empresse de souligner que ce résultat n'est pas un argument en faveur des incendies. « Les aérosols sont un phénomène très local, et ils sont aussi de courte durée, " il dit, donc leurs effets de refroidissement sont de courte durée, trop. « La durée de vie du dioxyde de carbone et des autres gaz à effet de serre, " qui sont libérés en abondance lorsque le matériel végétal brûle, "est des centaines d'années."

L'objectif ultime de l'équipe est d'affiner les modèles climatiques mondiaux en améliorant la façon dont ils tiennent compte des nuages. L'autre doctorat de Zhang. étudiant et un autre co-auteur, Zhifeng Yang, a contribué à cet effort en analysant les données collectées par un satellite qui reste dans le ciel (plutôt qu'en orbite autour de la Terre) pour avoir une idée plus précise de la façon dont la couverture nuageuse change au cours des cycles quotidiens.

La prochaine étape consiste à évaluer les modèles climatiques existants par rapport aux nouvelles découvertes de l'équipe. "Maintenant que nous savons qu'il existe deux mécanismes concurrents, et l'effet d'ensemencement est gagnant, nous pouvons voir si les modèles climatiques prennent correctement en compte ces processus lorsqu'ils prédisent le temps et le climat dans cette zone, " explique Zhang.

Une nouvelle mission de la NASA appelée PACE qui devrait être lancée en 2020 aidera leurs efforts. Il sera capable de détecter la lumière polarisée, en plus de tout ce que LiDAR peut faire. "Avec le nouveau satellite, vous pouvez voir les choses sous différents angles, " dit Zhang, et développer des modèles tridimensionnels des interactions entre les aérosols et les nuages. "J'espère que nous pourrons regarder ce phénomène encore mieux."

Au-delà de la prochaine mission de la NASA, ce qui excite vraiment Zhang et son équipe, c'est l'opportunité de jouer un rôle pour s'assurer que les communautés du monde entier disposent des meilleures informations disponibles alors qu'elles se préparent aux effets du changement climatique.