Alors que les incendies de forêt et les vagues de chaleur stressent l'ouest des États-Unis, les inquiétudes concernant la sécheresse augmentent :les paysages secs brûlent plus facilement, et la pluie peut aider à éteindre les incendies qui font déjà rage. Mais la fumée des incendies de forêt peut empêcher cette pluie essentielle de tomber.

Une nouvelle étude révèle que de minuscules particules dans la fumée des incendies de forêt affectent la façon dont les gouttelettes se forment dans les nuages, entraînant potentiellement moins de pluie et exacerbant les conditions sèches qui alimentent les incendies.

Lorsque les incendies de forêt envoient de la fumée dans l'atmosphère, de minuscules particules s'envolent avec elle. Les gouttelettes d'eau peuvent se condenser sur les particules dans les nuages.

Les auteurs de l'étude s'attendaient à une augmentation du nombre de gouttelettes d'eau se formant dans les nuages ​​à la suite d'incendies de forêt, parce que plus de particules créent plus de gouttelettes. Mais la différence entre les nuages ​​enfumés et propres était plus grande que prévu, avec des nuages ​​enfumés hébergeant environ cinq fois plus de gouttelettes que leurs homologues propres. Les gouttelettes de fumée étaient également la moitié de la taille des gouttelettes vierges.

Cette différence de taille est ce qui pourrait empêcher les gouttes de tomber. Parce que les petites gouttelettes sont moins susceptibles de croître et de tomber finalement sous forme de pluie, les feux de forêt dans l'ouest des États-Unis pourraient signifier moins de pluie pendant la saison des feux de forêt, selon la nouvelle étude publiée dans la revue AGU Lettres de recherche géophysique , qui publie à fort impact, rapports de format court avec des implications immédiates couvrant toutes les sciences de la Terre et de l'espace.

"Nous avons été surpris de l'efficacité de ces particules principalement organiques pour former des gouttelettes de nuage et de l'impact important qu'elles ont eu sur la microphysique des nuages, " a déclaré l'auteur principal Cynthia Twohy, un scientifique de l'atmosphère chez NorthWest Research Associates et Scripps Institution of Oceanography. "J'ai commencé à penser, « Quels en sont les effets à long terme ? Nous avons la sécheresse, et nous avons beaucoup d'incendies de forêt, et ils augmentent avec le temps. Comment les nuages ​​jouent-ils dans cette image ?'"

Twohy et une équipe de chimistes atmosphériques ont passé l'été 2018 dans un avion de recherche C-130 Hercules, échantillonner des nuages ​​d'altocumulus à mi-altitude pendant que des incendies brûlaient dans l'ouest des États-Unis. Les instruments à bord de l'avion mesuraient les gaz et les particules émis par les incendies de forêt et échantillonnaient les gouttelettes, dont Twohy a analysé la chimie en laboratoire.

Le travail fournit de nouvelles informations directes sur la microphysique et la chimie des nuages ​​​​liés aux incendies de forêt qui peuvent aider les scientifiques à comprendre les causes et les effets potentiels des changements atmosphériques pendant les incendies de forêt.

Complexités du nuage enfumé

Dans les nuages ​​qui atteignent haut dans l'atmosphère, ajouter plus de particules peut revigorer les nuages ​​et provoquer de la pluie, mais l'inverse est vrai pour les cumulus de basse altitude comme ceux que Twohy a étudiés. Précédent travail, sans rapport avec la présente étude, ont trouvé des changements similaires dans la taille et la concentration des gouttelettes liées à la fumée en Amazonie, soutenir les nouvelles découvertes.

"Ce qui m'a vraiment enthousiasmé dans cet article, ce sont les liens avec le cycle hydrologique, " a déclaré Ann Marie Carlton, un chimiste atmosphérique de l'Université de Californie-Irvine qui n'était pas impliqué dans la nouvelle étude. "Ils observent des différences dans la taille des gouttelettes de nuages ​​et les précipitations, et la formation des nuages ​​a un impact certain sur le cycle hydrologique. Avoir des résultats liés au cloud si robustes est en quelque sorte inhabituel, dans mon expérience."

La microphysique des nuages ​​est complexe, et Twohy note qu'il y a des facteurs autres que la taille des gouttelettes à prendre en compte pour l'impact global des nuages ​​de fumée sur le climat régional. La nouvelle étude s'est concentrée sur les petits cumulus, qui couvre environ un quart de l'ouest des États-Unis en été, mais d'autres types de nuages, comme les orages à haute altitude, pourrait se comporter différemment. Dans des nuages ​​moins profonds, les plus nombreux, les gouttelettes plus petites peuvent également être plus réfléchissantes, qui pourrait avoir un léger effet de refroidissement en surface.

Avec la diminution des pluies estivales dans la région, Twohy pense que les effets desséchants l'emportent sur les facteurs qui pourraient augmenter la pluie, comme la revigoration des nuages.

« Au cours des deux dernières décennies, les précipitations estivales sont en baisse et les températures sont en hausse. Les effets de nuage sont probablement une partie importante de tout cela. J'espère que ces résultats stimuleront des études de modélisation régionales détaillées qui nous aideront à comprendre l'impact net de la fumée sur les nuages ​​et le climat dans la région, " dit Twohy.

Si la fumée des feux de forêt rend la pluie moins probable, rétroaction entre la fumée, les périodes de sécheresse et les incendies de forêt pourraient être plus fréquents à l'avenir. La microphysique des nuages ​​est complexe, il se peut donc que ce soit une question de temps avant que ces relations ne soient claires. Indépendamment, en connectant la fumée des incendies de forêt aux changements de nuages ​​et provisoirement, précipitation, Les nouvelles recherches de Twohy poussent la physique et la chimie de l'atmosphère à rattraper le changement climatique.

"Comme les humains ont perturbé la composition de l'atmosphère, il y a tous ces retours et interactions que nous ne connaissons même pas, " a déclaré Carlton. " Cette expérience que nous faisons sur la planète Terre modifie les nuages ​​et le cycle hydrologique, au moins au niveau régional. Je pense que ce document effleure la surface de ce que nous ne savons pas."