Le même phénomène se reproduit chaque année. Pendant la saison sèche, en hiver, la combustion de combustibles fossiles et de biomasse en Asie du Sud crée une énorme brume de pollution :le nuage brun atmosphérique. Comment et pourquoi il disparaît dès le début de la saison des pluies au printemps a maintenant été clarifié par une équipe internationale de scientifiques dirigée par l'Institut Max Planck de chimie. Le résultat est que les courants ascendants d'orage, la foudre et les réactions chimiques renforcent le pouvoir autonettoyant de l'atmosphère, permettant aux polluants atmosphériques d'être efficacement éliminés de l'air. Cependant, les polluants non éliminés sont transportés dans la haute troposphère par la mousson puis se répandent dans le monde.

Aucun phénomène météorologique ne définit autant l'Asie du Sud que la mousson :cet énorme système de circulation entraîne une sécheresse en hiver mais apporte d'intenses précipitations en été. La mousson d'été est créée par le réchauffement des masses d'air sur le sous-continent indien et la montée de l'air chaud. Par conséquent, l'air humide de l'océan est aspiré et s'écoule sur les terres vers l'Himalaya. De profonds nuages ​​orageux produisent de la pluie sur la région pendant des mois, garantir l'approvisionnement en eau et sauvegarder les récoltes.

Les chercheurs spécialistes de l'atmosphère soupçonnent depuis longtemps que l'augmentation des masses d'air transporte également de la pollution dans l'atmosphère, même au-dessus des nuages ​​de pluie. "Nous avons anticipé que les polluants gazeux et particulaires sont transférés dans un anticyclone, une énorme circulation des vents dans le sens des aiguilles d'une montre, qui se forme au-dessus des nuages ​​au-dessus de l'Asie du Sud à la suite de la convection orageuse, " dit Jos Lelieveld, Directeur de l'Institut Max Planck de chimie. Géographiquement, les pays du Bhoutan, Népal, Birmanie, Bangladesh, Tibet, Inde, Sri Lanka, Le Pakistan et l'Afghanistan font partie de l'Asie du Sud. Dans cette région, Les émissions d'oxyde d'azote et de dioxyde de soufre provenant de la combustion du charbon et d'autres combustibles fossiles ont augmenté de cinquante pour cent au cours de la dernière décennie. Cependant, le nuage de pollution est également alimenté par d'autres sources, en particulier la combustion de biomasse par la grande population de la région.

La mousson transporte les polluants atmosphériques et les élimine

La preuve que la mousson sud-asiatique transporte réellement des polluants à travers la couche nuageuse jusqu'à la stratosphère a maintenant été fournie par une expédition élaborée avec l'avion de recherche HALO :en 2015, l'Institut Max Planck de chimie, avec des collègues du Forschungszentrum Jülich, l'Institut de technologie de Karlsruhe et le Centre aérospatial allemand (DLR), a lancé la mission "Oxidation Mechanism Observations" (OMO). "Nos vols de recherche ont révélé que la mousson élimine également efficacement les polluants de l'atmosphère, ", a déclaré Lelieveld, chef de l'expédition. Les polluants sont transportés en altitude depuis la surface et rapidement convertis en composés qui sont plus facilement éliminés par la pluie.

L'étude de l'équipe scientifique a ainsi révélé la vertu de la mousson mais aussi son inconvénient :une grande partie des polluants d'Asie du Sud remontent au-dessus des nuages ​​de mousson dans l'anticyclone. Là, ils s'accumulent et sont ensuite répartis dans le monde entier. Par exemple, près de dix pour cent des émissions de dioxyde de soufre de l'Asie du Sud atteignent la stratosphère, qui à son tour a des effets sur le climat et la couche d'ozone. La mousson ne représente donc pas seulement une sorte de machine à laver efficace et polluante, mais contribue simultanément à la pollution atmosphérique mondiale.

HALO révèle les sources de pollution atmosphérique et les processus de dégradation

Les scientifiques ont obtenu ces résultats à partir de mesures dans l'anticyclone :en juillet et août, ils ont parcouru jusqu'à 15 kilomètres dans le flux de mousson, entre la Méditerranée orientale et l'océan Indien, et analysé la composition de l'atmosphère avec l'avion de recherche HALO. They passed over regions in the Middle East, the Mediterranean and North Africa to investigate the extent of the phenomenon.

During the survey flights, they identified numerous chemical compounds in order to understand the sources of atmospheric pollution and the chemical processes in the atmosphere:sulphur dioxide and nitrogen oxides, ozone, aerosols, chlorine-containing molecules, hydrocarbons and their degradation products.

More carbon monoxide and sulphur dioxide, but also more hydroxyl

Par exemple, the measurement flights revealed that carbon monoxide and sulphur dioxide concentrations within the anticyclone were significantly increased compared to outside. "The large amounts of sulphur dioxide originate from combustion processes by human activities and are much higher than natural background concentrations, " says atmospheric researcher Hans Schlager of the DLR. This, à son tour, means that a substantial proportion of atmospheric pollution is transported to altitudes up to 15 kilometres. En outre, the researchers were able to demonstrate that India represents a significant source of pollutants. It was previously assumed that much of the emissions come from China, because the monsoon's area of influence extends as far as East Asia.

"We also analysed the levels of hydroxyl radicals and found significantly higher concentrations within the anticyclone than outside it, " relates Max Planck researcher Hartwig Harder, who was present during the entire expedition. The hydroxyl molecule (OH) is better known as the atmospheric cleansing agent because it is highly reactive and efficiently oxidizes pollutants. Chemically, this has two effects:on the one hand, their solubility and thus their ability to lock on to existing airborne particles change, making them easier to wash out of the atmosphere by precipitation. D'autre part, the oxidized molecules can combine to form new aerosols. Because the anticyclone expands widely and disperses the particles, this effect can impact the global climate.

More atmospheric cleaners thanks to lightning

The atmospheric cleanser OH primarily forms when ozone and water are broken down by sunlight. Once the radical has reacted with pollutants, it is generally lost. Cependant, if nitrogen oxides are present, it is recycled and can purify repeatedly, explains the atmospheric chemist Andreas Hofzumahaus of Forschungszentrum Jülich. Nitrogen oxides are formed not only by the combustion of diesel fuel, but also by lightning in the atmosphere. Because lightning frequently occurs during monsoon thunderstorms, the self-cleaning power at 15 kilometres altitude is maintained despite the atmospheric pollution. According to the scientists, even much more OH is recycled than is primarily formed.

Ça signifie, alors, that the monsoon weather phenomenon not only pumps pollutants high into the atmosphere, but simultaneously provides a cleaning mechanism to remove some of those pollutants again.

This explanation was confirmed by the results of an established numerical model system, which computes the chemical processes in the atmosphere globally. Based on this model, it is possible to determine, entre autres, the concentrations of individual chemical compounds such as carbon monoxide, le dioxyde de soufre, hydrocarbons, nitrogen oxides and those of the OH radical – verified based on the measurements. The OH decreases by a factor of two to three if the scientists do not take into account the nitrogen oxides produced by lightning in the model.

Because it can be assumed that pollutant emissions in the region will continue to increase in future years, the researchers headed by Jos Lelieveld are interested in how the two faces of the Janus-headed South Asian monsoon will develop in the future:Will the cleaning and transport mechanism continue to exist side by side or will they be tilted in one direction or the other?