Les nuages ​​se forment lorsque la vapeur d'eau contenue dans des paquets d'air humides se condense sur les aérosols atmosphériques, telles que des particules de poussière. La transition de la particule sèche à la gouttelette d'eau liquide est connue sous le nom d'activation. Le seuil d'activation est fonction de la taille et de la composition chimique d'un aérosol, ainsi que de l'humidité relative de l'air local. Comme la taille et la composition d'une particule donnée sont fixes, l'activation se produit principalement lorsqu'un paquet d'air franchit un niveau de saturation en eau appelé sursaturation critique.

Typiquement, lorsqu'une parcelle d'air humide s'élève, ça refroidit, réduire la capacité de l'air à contenir la vapeur d'eau et conduire le colis vers une sursaturation critique. La théorie traditionnelle et les simulations de laboratoire ont négligé les processus dynamiques, comme les turbulences, à l'intérieur de la parcelle et supposons que la parcelle est bien décrite par une seule température et humidité relative. Cependant, des observations in situ récentes suggèrent que la turbulence peut créer des variations de 0,1 % à 0,3 % de la valeur du taux de saturation de la parcelle.

Shawon et al. a utilisé une nouvelle chambre à nuages ​​de pointe pour étudier les effets de la turbulence sur la formation des nuages ​​en laboratoire. Pour mener à bien leurs investigations, ils ont créé un environnement sursaturé dans la chambre, initialement dépourvu d'aérosols. En réglant le haut et le bas de la chambre à des températures différentes, ils induisaient un mouvement d'air turbulent. Ensuite, ils ont injecté des particules de chlorure de sodium sec de taille inférieure au micromètre dans la chambre pour agir comme sites de nucléation pour la formation de gouttelettes de nuage et ont observé les résultats à l'état d'équilibre.

En fixant la taille et la composition de l'aérosol, ainsi que la température et le niveau de saturation initial de la chambre, les auteurs ont isolé l'effet de la turbulence. Ils ont constaté que dans ces conditions, les particules d'aérosol ayant les mêmes caractéristiques physiques dans le même paquet d'air pourraient s'activer ou ne pas s'activer en raison de la variation de la sursaturation locale induite par la turbulence. Parce que l'activation se produit lorsque le seuil critique de sursaturation est atteint, la turbulence peut brièvement pousser plus de particules au-dessus de cette limite, résultant en des fractions d'activation globales plus importantes.

Selon les auteurs, les effets de turbulence peuvent jouer un rôle important dans la transition entre les types de nuages. Cela peut être particulièrement vrai pour les nuages ​​passant d'environnements terrestres à des environnements marins, au cours de laquelle la population d'aérosols disponibles change également.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation d'Eos, hébergé par l'American Geophysical Union. Lisez l'histoire originale ici.