Les particules tourbillonnant autour de notre atmosphère contribuent au changement climatique, Pourtant, beaucoup de choses sur la façon dont ils interagissent avec la lumière du soleil et influencent l'ensemencement des nuages ​​restent déroutantes. Des études lèvent le voile sur la façon dont ces minuscules particules influencent quelque chose d'aussi grand que le climat en les analysant à partir d'avions à réaction, satellites et mesures au sol.

La principale cause du changement climatique est l'augmentation des niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Cette augmentation se produit depuis le début de la révolution industrielle et nous en savons maintenant beaucoup sur le comportement de ce gaz, emprisonne la chaleur et réchauffe la Terre.

Une influence bien plus mystérieuse sur le climat vient des particules - ou aérosols - en suspension dans l'air. Le noir de carbone est particulièrement important, la suie s'échappant de la végétation en feu et des fumées de la circulation. Cette substance noire se classe au deuxième rang des contributeurs au changement climatique. Mais c'est très différent du dioxyde de carbone.

"Alors que le dioxyde de carbone reste dans l'air pendant des centaines d'années, le noir de carbone ne vit que quelques semaines dans l'atmosphère, " a expliqué le professeur Bernadett Weinzierl, scientifique de l'atmosphère et des aérosols à l'Université de Vienne, L'Autriche.

Le dioxyde de carbone est un gaz qui se mélange si bien que ses concentrations sont à peu près les mêmes à Naples qu'à Hawaï. D'autre part, la quantité et le type de particules d'aérosol dans l'atmosphère varient selon l'endroit où vous regardez.

Les effets des types de particules diffèrent également. Le carbone noir absorbe la chaleur et réchauffe l'air. La poussière minérale absorbe la lumière, mais pas aussi fortement. Certaines autres particules réfléchissent la lumière loin de la Terre. Les scientifiques doivent effectuer un exercice de comptabilité, totalisant combien certaines particules réchauffent la Terre, en soustrayant combien d'autres refroidissent notre planète.

compliquer l'image, les particules ensemencent les gouttelettes d'eau qui finissent par former les nuages. Les types de particules influencent les propriétés de ces nuages.

Polluants

Le professeur Weinzierl suit les polluants artificiels et les particules naturelles comme la poussière des déserts dans l'atmosphère dans un projet appelé A-LIFE.

Pour goûter à ce qui flotte dans nos cieux, les scientifiques du projet ont piloté le bimoteur Dassault Falcon 20 depuis le Centre aérospatial allemand (DLR) en Méditerranée orientale. Au cours de 22 vols, l'avion a pris de l'air pour analyser les particules tourbillonnant au-dessus et autour de Chypre en 2017.

La Méditerranée orientale est un endroit idéal, car il contient des suies issues de la combustion de la biomasse, les poussières du désert du Sahara et du désert d'Arabie et les sulfates et le noir de carbone provenant des fumées de la circulation et de l'industrie. L'avion a volé aussi bas que 300 mètres et aussi haut que 12 km. Il a également utilisé des lasers pour suivre les particules dans l'air.

Le professeur Weinzierl a observé que lorsqu'il y avait beaucoup de poussière, même les prévisions météorologiques locales avaient tendance à être moins précises. De la même manière, de telles particules peuvent brouiller les prévisions sur le climat.

Le professeur autrichien a également participé à une expérience avec un avion de recherche de la NASA qui a volé du pôle Nord jusqu'au milieu de l'océan Pacifique, jusqu'au bord extérieur de l'Antarctique et remonter l'océan Atlantique. Cette mission lui a permis de comparer des cocktails de particules dans des cieux vierges loin de l'influence humaine, avec ceux du ciel très pollué de la Méditerranée orientale.

Le professeur Weinzierl a trouvé plus de grosses particules, comme les poussières minérales, haut dans l'atmosphère que ce qui avait été prévu. Même dans les régions de l'hémisphère nord, très loin des sources, Des particules de 10 à 20 microns étaient régulièrement retrouvées dans l'air, dit le professeur Weinzierl. Les cheveux humains mesurent 100 microns de diamètre, en comparaison, tandis que le noir de carbone est constitué de particules de moins d'un micron de diamètre.

D'autre part, il y avait moins de carbone noir présent que le professeur ne s'y attendait haut dans l'atmosphère. "Nous constatons que les modèles ont plus de carbone noir dans la haute troposphère que dans la nature, " dit-elle. " Il y a moins de réchauffement alors, que les modèles ne le prédisent, du noir de carbone."

Une explication pourrait être que plus de carbone noir est éliminé de l'atmosphère par la pluie que les modèles ne le prédisent.

Des nuages

Les particules d'aérosol sont essentielles à la formation de nuages, et différents types affectent le comportement des nuages.

"Chaque gouttelette de nuage se forme normalement sur une particule d'aérosol, parce que les nuages ​​ne peuvent pas se former à partir d'eau pure dans des conditions atmosphériques, " dit Philippe Stier, professeur de physique atmosphérique à l'Université d'Oxford, au Royaume-Uni. Les gouttelettes de nuage peuvent commencer autour des molécules émises par les plantes, des composés soufrés crachés des volcans ou de la suie des pots d'échappement des véhicules, et plus.

Mais la science des aérosols et de la formation des nuages ​​est déroutante et les caractéristiques des aérosols sont importantes. "Vous devez connaître leur taille, sur leur composition et la façon dont ils se mélangent, " a déclaré le Pr Stier. Par exemple, le sel de mer flottant absorbe rapidement l'humidité, tandis que le carbone noir pur a tendance à repousser l'eau.

Les nuages ​​eux-mêmes différeront alors selon la manière dont ils ont été semés. "Un nuage dans une zone polluée partira généralement de plus d'aérosols et formera ainsi plus de gouttelettes, " a déclaré le professeur Stier. À la fin, un nuage formé autour de minuscules particules artificielles aura généralement une eau plus abondante, gouttelettes plus petites.

Les nuages ​​construits autour du sel ou de la poussière du désert contiennent généralement moins de gouttelettes, mais chaque gouttelette, comme les particules autour desquelles elles se forment, est plus grosse. « Si l'air est très pur, alors souvent les gouttelettes de nuage commencent beaucoup plus grosses, et ces nuages ​​peuvent pleuvoir très facilement, " a ajouté le professeur Stier. " Mais la vraie question est de savoir comment les aérosols affectent les précipitations à plus grande échelle. "

Les nuages ​​avec des aérosols polluants contiennent plus de gouttelettes d'eau et paraissent plus brillants. Cela reflète la lumière, refroidissement de l'atmosphère. « Il se pourrait aussi que de tels nuages ​​vivent plus longtemps, " a déclaré le professeur Stier, « mais ces effets restent incertains. »

Les particules d'aérosol et les nuages ​​introduisent des incertitudes dans les prévisions climatiques. Leurs complexités et difficultés en termes de calculs font que les scientifiques peinent encore à comprendre les nuages ​​aux échelles microscopiques et aux grandes échelles. Mais des progrès sont en cours.

Le Pr Stier a étudié l'influence des aérosols sur les nuages ​​convectifs dans le cadre du projet ACCLAIM. Les nuages ​​​​convectifs se forment lorsque l'air chaud monte et incluent les cumulus duveteux que vous pourriez voir un jour d'été. Ils sont peu représentés dans les modèles climatiques, dit le Pr Stier, mais de nouveaux satellites stationnaires aident à mieux les suivre.

Chaleur

Le professeur Stier étudie actuellement l'influence des particules d'aérosol dans notre ciel sur les précipitations dans le cadre d'un projet appelé RECAP. Il étudie le bilan énergétique de l'atmosphère à petite échelle et à travers de vastes champs de nuages. Par exemple, quand il pleut, de la chaleur latente est libérée dans l'atmosphère.

Le bilan énergétique de l'atmosphère varie. « Sous les tropiques, nous obtenons en fait une augmentation locale des précipitations (causée par l'absorption d'aérosols, comme le noir de carbone), " a expliqué le Pr Stier, 'mais aux latitudes moyennes, où la rotation de la Terre exerce un effet plus fort et il n'est pas si facile de détourner l'énergie, nous obtenons une très forte diminution des précipitations."

L'intelligence artificielle est utilisée par le professeur Stier pour analyser et comprendre les masses de données collectées sur le mouvement et les effets des particules sur les nuages ​​et les précipitations.

Pendant ce temps, Le groupe du professeur Weinzierl continue d'analyser les données A-LIFE. Le groupe autrichien a développé de nouvelles méthodes, y compris un algorithme cloud intelligent pour les vols Atom. "Il regarde les données et dit ensuite si vous êtes à l'intérieur ou à l'extérieur d'un cloud, " a déclaré le professeur Weinzierl, et « sur le type de nuage ».

Les découvertes se sont accumulées. Le professeur Weinzierl a confirmé que la durée de vie du carbone noir dans la haute atmosphère est plus courte que ce qui avait été supposé dans les études climatiques.

Aussi, son groupe a contribué à la découverte qu'un composé de soufre naturel est important pour le démarrage de la formation de nuages ​​dans l'atmosphère marine. Ils ont également aidé à révéler que les particules nouvellement formées dans l'atmosphère au-dessus des tropiques aident à ensemencer les nuages ​​au fur et à mesure qu'ils coagulent et descendent dans l'atmosphère.

Comprendre comment les particules influencent les nuages ​​- et en fin de compte le climat - a été un énorme obstacle pour les scientifiques. Mais c'est un obstacle qu'ils surmontent par de meilleures mesures des particules et une meilleure compréhension de leurs interactions et de leur impact sur les nuages ​​et le climat.