Les particules ultrafines affectent à la fois la santé et le climat. En milieu urbain, le trafic routier est considéré comme la principale source des petites particules. Cependant, une campagne de mesure à long terme des chercheurs de l'institut de technologie de Karlsruhe (KIT) en dehors des villes a maintenant révélé une source qui affecte particulièrement le climat régional :les centrales électriques au charbon modernes. Dans le Bulletin de la Société météorologique américaine , les chercheurs rapportent comment les émissions des centrales électriques influencent la formation de particules ultrafines et quel impact ces particules ont sur le climat.

Bien que les particules ultrafines (UFP) aient un diamètre inférieur à 100 nm, ils ont un impact énorme sur les processus environnementaux :« Ils offrent des surfaces pour des réactions chimiques dans l'atmosphère ou peuvent influencer les propriétés des nuages ​​et des précipitations en tant que noyaux de condensation, " déclare Wolfgang Junkermann de l'Institut de météorologie et de recherche sur le climat (IMK) du KIT. Pour étudier l'existence et la distribution des UFP, le physicien de l'environnement, avec des collègues australiens, effectué des vols de mesure partout dans le monde au cours des quinze dernières années. Les mesures ont également porté sur l'atmosphère en dehors des points chauds urbains, en particulier dans les régions où les tendances des précipitations sont évidentes. En pleine nature, par exemple, feux de forêt, les tempêtes de poussière ou les éruptions volcaniques produisent des particules fines, mais surtout pas dans la gamme nanométrique. Les climatologues ont découvert que les concentrations d'UFP augmentent également constamment dans de nombreuses régions éloignées et que le nouveau, les particules supplémentaires ne sont pas d'origine naturelle.

Au cours de ses vols de mesure, Junkermann a découvert que ces particules sont émises par les centrales électriques au charbon et les raffineries. « L'épuration des gaz d'échappement s'effectue dans des conditions optimales pour la nouvelle formation de particules. De l'ammoniac est ajouté aux gaz d'échappement afin de convertir les oxydes d'azote en eau et azote inoffensifs. Comme cet ammoniac est disponible dans le bon rapport de mélange pour la formation de particules, les concentrations dans les gaz d'échappement sont extrêmement élevées. Après émission à 200 – 300 m de hauteur, les très petites particules peuvent se propager sur plusieurs centaines de kilomètres en fonction des conditions météorologiques et climatiques dans l'atmosphère :« Les processus météorologiques jouent un rôle important pour les schémas temporels et spatiaux des UFP, " dit Junkermann. Pendant la nuit, les panaches peuvent se disperser en un mince couche très concentrée. « Près du sol, la couche inférieure est refroidie, tandis que l'air plus chaud reste au-dessus." Cette stratification stable (inversion) peut être brisée par le réchauffement induit par le soleil le lendemain matin seulement. Ensuite, les particules sont à nouveau mélangées jusqu'à la surface du sol. Là, les concentrations peuvent augmenter jusqu'à deux ordres de grandeur à court terme. « Cela se traduit par de véritables explosions, les événements dits de particules, " explique le chercheur.

Si ces particules pénètrent dans les nuages ​​sous forme de noyaux de condensation, les gouttelettes de nuage individuelles deviendront initialement plus petites et il faudra plus de temps pour qu'une goutte de pluie se forme. Par conséquent, la distribution spatiale et temporelle et l'intensité des précipitations sont influencées. "Cela ne se traduit pas nécessairement par moins de précipitations, les particules peuvent même intensifier les événements pluvieux extrêmes. Le vent détermine où cela se produit."

Pour les vols de mesure, les climatologues ont utilisé le plus petit avion de recherche habité développé par KIT au monde. Le laboratoire volant est équipé d'instruments et de capteurs très sensibles mesurant les particules de poussière, gaz traces, Température, humidité, vent, et bilans énergétiques. Junkermann et ses collègues ont ensuite comparé ces données avec des observations météorologiques et des modèles de dispersion et de transport. "De cette façon, nous avons constaté que les centrales électriques fossiles sont entre-temps devenues les sources individuelles les plus puissantes de particules ultrafines dans le monde. Ils influencent massivement les processus météorologiques et peuvent provoquer des événements météorologiques extrêmes. »