Les nuages ​​font partie des entités du système climatique les moins bien comprises et constituent la plus grande source d’incertitude dans la prévision du changement climatique futur. Pour décrire les nuages, vous devez comprendre les systèmes météorologiques à l'échelle allant jusqu'à des centaines de kilomètres et la microphysique jusqu'à l'échelle des molécules.

La nouvelle étude apporte un nouvel éclairage sur ce qui se passe à l’échelle moléculaire, en se concentrant sur les noyaux de condensation des nuages ​​dans les stratus marins, des nuages ​​de basse altitude superposés horizontalement. L'étude intitulée « Supersaturation and Critical Size of Cloud Condensation Nuclei in Marine Stratus Clouds » est publiée dans Geophysical Research Letters. .

Il est bien connu que la formation des nuages ​​dépend de deux conditions fondamentales :1) L'atmosphère est sursaturée en eau, ce qui signifie qu'il y a tellement d'eau dans l'air qu'elle peut devenir liquide, et 2) Une particule germe appelée noyau de condensation du nuage est présent, sur lequel l'eau peut se condenser.

Ces graines doivent être plus grosses qu'une taille critique pour que l'eau se condense et forme des gouttes, et on suppose généralement que la taille critique est d'environ 60 nanomètres ou plus.

Des scientifiques de l’Université technique du Danemark, de l’Université de Copenhague et de l’Université hébraïque de Jérusalem ont étudié cette taille critique de minuscules particules d’aérosol, ou proto-graines. Il s'avère qu'une taille de 25 à 30 peut être suffisante pour qu'ils se transforment en noyaux de condensation de nuages.

"Étant donné que les proto-graines peuvent être beaucoup plus petites qu'on ne le pensait, la formation des nuages ​​est plus sensible aux changements dans les aérosols qu'on ne le pensait, en particulier dans les zones vierges où les stratus marins sont dominants", explique Henrik Svensmark, chercheur principal au DTU Space et responsable auteur de l'article.

En raison d’une sursaturation plus élevée de l’eau à l’intérieur des nuages, des aérosols plus petits sont activés en gouttelettes nuageuses. En termes simples, plus il y a d'eau, plus elle peut se condenser facilement et plus la graine doit être petite.

L'étude repose sur des mesures de stratus marins effectuées en 2014 par des chercheurs du Nevada. Ces mesures révèlent une relation entre la quantité de gouttes nuageuses et la sursaturation en eau de l'atmosphère. Les mesures, combinées aux mesures satellitaires mondiales de l'instrument MODIS, ont permis aux scientifiques de calculer la quantité de chute de nuages, à partir de laquelle une carte globale de sursaturation peut être trouvée.

Voici la surprise :la sursaturation est généralement plus élevée que prévu. Puisque la sursaturation détermine la taille critique de la graine, même les plus petites graines peuvent servir de noyaux de condensation des nuages. Au lieu que les aérosols atteignent 60 nm ou plus, une taille de 25 à 30 nm est suffisante.

"Cela ne semble pas grand-chose, mais les implications pourraient être importantes", déclare Henrik Svensmark.

"Environ la moitié de tous les noyaux de condensation des nuages ​​sont formés de dizaines de milliers de molécules s'agglutinant une à une, formant une particule d'aérosol. Cela prend du temps ; plus cela prend de temps, plus le risque de se perdre est grand.

"Les modèles actuels montrent qu'en raison du temps de croissance, la plupart des petits aérosols sont perdus avant d'atteindre la taille critique et que, par conséquent, la formation des nuages ​​est plutôt insensible aux changements dans la production de petits aérosols. Nos résultats modifient cette compréhension en tant qu'aérosols. doit croître beaucoup moins, ce qui est important pour la modélisation des nuages ​​et les prévisions climatiques."