La vue depuis l'avion de recherche DC-8 à travers la couche limite marine, la partie de l'atmosphère proche de la surface de l'océan où l'océan affecte des processus tels que la formation des nuages. Crédit :Sam Hall
Tenez-vous sur le rivage de l'océan et prenez une grande bouffée d'embruns salés et vous sentirez l'odeur indubitablement piquante de la mer. Que mûr, odeur presque de pourriture ? C'est du soufre.
Le plancton marin respire plus de 20 millions de tonnes de soufre dans l'air chaque année, principalement sous forme de sulfure de diméthyle (DMS). Dans l'air, ce produit chimique peut se transformer en acide sulfurique, qui aide à produire des nuages en donnant un site pour la formation de gouttelettes d'eau. A l'échelle des océans du monde, ce processus affecte l'ensemble du climat.
Mais de nouvelles recherches de l'Université du Wisconsin-Madison, la National Oceanic and Atmospheric Administration et d'autres révèlent que plus d'un tiers du DMS émis par la mer ne peut jamais aider à la formation de nouveaux nuages, car il est perdu pour les nuages eux-mêmes. Les nouvelles découvertes modifient considérablement la compréhension actuelle de la façon dont la vie marine influence les nuages et pourraient changer la façon dont les scientifiques prédisent comment la formation des nuages réagit aux changements dans les océans.
En réfléchissant la lumière du soleil dans l'espace et en contrôlant les précipitations, les nuages jouent un rôle important dans le climat mondial. Les prévoir avec précision est essentiel pour comprendre les effets du changement climatique.
"Il s'avère que cette histoire de formation de nuages était vraiment incomplète, " dit Tim Bertram, un professeur de chimie UW-Madison et auteur principal du nouveau rapport. « Au cours des trois ou quatre dernières années, nous avons remis en question des parties de cette histoire, à la fois par des expériences en laboratoire et par des expériences sur le terrain à grande échelle. Maintenant, nous pouvons mieux relier les points entre ce qui est émis par l'océan et la façon dont vous formez ces particules qui encouragent la formation de nuages."
Avec des collaborateurs de 13 autres institutions, Gordon Novak, un étudiant diplômé à UW-Madison, construit l'analyse qui sera publiée le 11 octobre dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .
Premier auteur de l'étude Gordon Novak photographié avec l'équipement de détection chimique de la National Oceanic and Atmospheric Administration utilisé dans l'étude. Crédit :Gordon Novak
Il y a quelques années, ce groupe de collaborateurs, dirigé par Patrick Veres à la NOAA, découvert que sur le point de devenir de l'acide sulfurique, Le DMS se transforme d'abord en une molécule appelée HPMTF, qui n'avait jamais été identifié auparavant. Pour la nouvelle étude, l'équipe a utilisé la NASA, avion chargé d'instruments pour capturer des mesures détaillées de ces produits chimiques au-dessus de l'océan ouvert à la fois à l'intérieur des nuages et sous un ciel ensoleillé.
"C'est un énorme DC-8. C'est un laboratoire volant. Essentiellement, tous les sièges ont été retirés, et une instrumentation chimique très précise a été mise en place qui permet à l'équipe de mesurer, à de très faibles concentrations, à la fois les molécules émises dans l'atmosphère et tous les intermédiaires chimiques, " dit Bertram.
A partir des données de vol, l'équipe a découvert que HPMTF se dissout facilement dans les gouttelettes d'eau des nuages existants, qui élimine définitivement ce soufre du processus de nucléation des nuages. Dans les zones sans nuages, plus HPMTF survit pour devenir de l'acide sulfurique et aider à former de nouveaux nuages.
Dirigé par des collaborateurs de la Florida State University, l'équipe a pris en compte ces nouvelles mesures dans un grand modèle global de chimie atmosphérique océanique. Ils ont découvert que 36% du soufre du DMS est ainsi perdu dans les nuages. Un autre 15 % de soufre est perdu par d'autres processus, donc le résultat est que moins de la moitié du plancton marin soufré libéré sous forme de DMS peut aider à nucléer les nuages.
"Cette perte de soufre vers les nuages réduit le taux de formation de petites particules, il réduit donc le taux de formation des noyaux de nuages eux-mêmes. L'impact sur la luminosité des nuages et d'autres propriétés devra être exploré à l'avenir, " dit Bertram.
Jusque récemment, les chercheurs ont largement ignoré les effets des nuages sur les processus chimiques au-dessus de l'océan, en partie parce qu'il est difficile d'obtenir de bonnes données à partir de la couche nuageuse. Mais la nouvelle étude montre à la fois la puissance des bons instruments pour obtenir ces données et les rôles importants que les clouds peuvent jouer, même influencer les processus qui donnent naissance aux nuages eux-mêmes.
« Ce travail a vraiment rouvert ce domaine de la chimie marine, " dit Bertram.
