De nouvelles recherches menées par Glenn Wolfe de l'UMBC et ses collaborateurs façonnent la façon dont les scientifiques comprennent le sort du méthane, un puissant gaz à effet de serre, dans l'atmosphère terrestre.

Parmi les gaz à effet de serre, le méthane a le troisième effet global sur le climat après le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau. Et plus il reste longtemps dans l'atmosphère, plus il emprisonne de chaleur. C'est pourquoi il est essentiel que les modèles climatiques représentent correctement la durée de conservation du méthane avant sa décomposition. Cela se produit lorsqu'une molécule de méthane réagit avec un radical hydroxyle - un atome d'oxygène lié à un atome d'hydrogène, représenté par OH - dans un processus appelé oxydation. Les radicaux hydroxyles détruisent également d'autres polluants atmosphériques dangereux.

"OH est vraiment l'agent oxydant le plus central dans la basse atmosphère. Il contrôle la durée de vie de presque tous les gaz réactifs, " explique Wolfe, professeur adjoint de recherche au Centre commun de technologie des systèmes terrestres de l'UMBC. Cependant, "globalement, nous n'avons pas de moyen de mesurer directement OH." Plus que cela, il est bien entendu que les modèles climatiques actuels ont du mal à simuler avec précision l'OH. Avec les méthodes existantes, les scientifiques peuvent déduire OH à une échelle grossière, mais il y a peu d'informations sur l'endroit, lorsque, et pourquoi des variations de OH.

Nouvelle recherche publiée dans Actes de l'Académie nationale des sciences et dirigé par Wolfe met les scientifiques sur la voie de changer cela. Wolfe et ses collègues ont développé un moyen unique de déduire comment les concentrations globales d'OH varient au fil du temps et dans différentes régions. Une meilleure compréhension des niveaux d'OH peut aider les scientifiques à comprendre dans quelle mesure les hauts et les bas des niveaux mondiaux de méthane sont dus à l'évolution des émissions, tels que la production de pétrole et de gaz naturel ou les zones humides, par rapport à la modification des niveaux d'OH.

Un laboratoire volant

Les satellites de la NASA mesurent les concentrations atmosphériques de formaldéhyde depuis plus de 15 ans. La nouvelle recherche de Wolfe repose sur ces données, ainsi que de nouvelles observations recueillies lors de la récente mission de tomographie atmosphérique (ATom) de la NASA. Atom a effectué quatre tours du monde, prélèvement d'air à l'aide d'un avion de recherche de la NASA.

Ce « laboratoire volant, " comme Wolfe le décrit, ont recueilli des données sur les niveaux atmosphériques de formaldéhyde et d'OH qui illustrent une relation remarquablement simple entre les deux gaz. Cela n'a pas surpris les scientifiques, parce que le formaldéhyde est un sous-produit majeur de l'oxydation du méthane, mais cette étude fournit la première observation concrète de la corrélation entre formaldéhyde et OH. Les résultats ont également montré que les concentrations de formaldéhyde mesurées par l'avion sont cohérentes avec celles mesurées par les satellites. Cela permettra à l'équipe de Wolfe et à d'autres d'utiliser les données satellitaires existantes pour déduire les niveaux d'OH dans la majeure partie de l'atmosphère.

"Donc, les mesures aéroportées vous donnent une vérité sur le terrain que cette relation existe, " Wolfe dit, "et les mesures par satellite vous permettent d'étendre cette relation à l'ensemble du globe."

Wolfe, cependant, est le premier à reconnaître que le travail d'amélioration des modèles mondiaux est loin d'être terminé. L'avion a mesuré les niveaux d'OH et de formaldéhyde au-dessus de l'océan, où la chimie de l'air est relativement simple. Ce serait plus compliqué sur une forêt, et encore plus sur une ville.

Alors que la relation établie par les chercheurs fournit une base de référence solide, comme le fait la plupart de l'air terrestre, En effet, flotter au-dessus des océans, davantage de travail est nécessaire pour voir comment les niveaux d'OH diffèrent dans des environnements plus complexes. Potentiellement, des données différentes des satellites existants de la NASA, tels que ceux qui suivent les émissions des zones urbaines ou des feux de forêt, pourrait aider.

Wolfe espère continuer à affiner ce travail, qui, dit-il, est "au carrefour des communautés de recherche sur la chimie et le climat. Et ils sont très intéressés par le bon fonctionnement de l'OH".

Faire les bons choix

La présente étude a pris en compte les variations saisonnières de l'OH, en analysant les mesures prises en février et août. « La saisonnalité est un aspect important de cette étude, " Wolfe dit, "parce que la latitude où OH est à son maximum se déplace." Compte tenu des variations saisonnières des concentrations d'OH, voire des décalages pluriannuels provoqués par des phénomènes comme El Niño et La Niña, pourrait être un angle à explorer pour essayer d'améliorer les modèles climatiques mondiaux.

Un examen plus approfondi des niveaux d'OH à l'échelle mondiale à l'aide de données satellitaires validées par des données d'avion pourrait également aider les scientifiques à affiner leurs modèles. « Vous pouvez utiliser la variabilité spatiale et la saisonnalité pour comprendre au niveau du processus ce qui motive OH, puis demandez si le modèle obtient cela correctement ou non, " dit Wolfe. " L'idée est de pouvoir fouiller dans toutes ces caractéristiques, où nous n'avions pas vraiment de données pour le faire auparavant."

Cette nouvelle recherche est une étape dans le cheminement vers l'amélioration de notre compréhension du climat mondial, même si elle évolue rapidement. Comprendre plus précisément comment, par exemple, la réduction des émissions de méthane affecterait le climat, et à quelle vitesse, pourrait même influencer les décisions politiques.

"Ce n'est pas parfait. Il faut du travail, ", dit Wolfe. "Mais le potentiel est là."