Lorsque les nuages rencontrent un ciel clair, les gouttelettes des nuages s’évaporent en se mélangeant à l’air sec. Une nouvelle étude impliquant des chercheurs de l'Université de Göteborg a réussi à capturer ce qui se passe dans un modèle. À terme, cela pourrait conduire à une modélisation climatique plus précise à l'avenir.
Les nuages dans le ciel ont un impact important sur notre climat. Non seulement ils produisent des précipitations et fournissent de l'ombre contre le soleil, mais ils agissent également comme de grands réflecteurs qui empêchent le rayonnement de chaleur de la Terre, communément appelé effet de serre.
"Bien que les nuages soient étudiés depuis longtemps, ils constituent l'une des plus grandes sources d'incertitude dans les modèles climatiques", explique Bernhard Mehlig, professeur de systèmes complexes à l'université de Göteborg. "C'est parce qu'il y a tellement de facteurs qui déterminent comment les nuages affectent le rayonnement. Et les turbulences dans l'atmosphère signifient que tout est en mouvement constant. Cela rend les choses encore plus compliquées."
Un article dans Physical Review Letters présente un nouveau modèle statistique qui décrit comment le nombre de gouttelettes d'eau, leur taille et la vapeur d'eau interagissent au bord des nuages turbulents. La répartition des gouttelettes d'eau est importante car elle affecte la manière dont les nuages réfléchissent le rayonnement.
"Le modèle décrit comment les gouttelettes rétrécissent et grossissent au bord du nuage lorsque les turbulences se mélangent à de l'air plus sec", ajoute Johan Fries, ancien doctorant en physique et co-auteur de l'étude.
Les chercheurs ont identifié les paramètres les plus importants et ont construit leur modèle en conséquence. En bref, le modèle prend en compte les lois de la thermodynamique et le mouvement turbulent des gouttelettes. Le modèle correspond bien aux simulations informatiques numériques antérieures et explique leurs résultats.
"Mais nous sommes encore loin de la ligne d'arrivée", poursuit le professeur Mehlig. "Notre modèle est actuellement capable de décrire ce qui se passe dans un mètre cube de nuage. Disons qu'il y a quinze ans, il n'y avait qu'un centimètre cube, donc nous faisons des progrès."
Lorsque les décideurs politiques discutent du changement climatique, une grande importance est accordée aux modèles climatiques du GIEC. Cependant, selon le GIEC, les propriétés microphysiques des nuages comptent parmi les facteurs les moins bien compris en science du climat.
"De plus, l'évaporation des gouttelettes est un processus important, non seulement dans le contexte des nuages atmosphériques, mais également dans le domaine de la médecine infectieuse. Les minuscules gouttelettes produites lorsque nous éternuons peuvent contenir des particules virales. Si ces gouttelettes s'évaporent, le virus les particules peuvent rester dans l'air et infecter les autres."
Le professeur Mehlig a également co-écrit une autre étude décrivant comment les particules solides, telles que les cristaux de glace, se déplacent dans les nuages.
"Les cristaux de glace et les gouttelettes d'eau s'influencent mutuellement. Mais nous ne savons pas encore comment."
Plus d'informations : J. Fries et al, Fluctuations de sursaturation lagrangienne à la périphérie du cloud, Physical Review Letters (2023). DOI : 10.1103/PhysRevLett.131.254201
Informations sur le journal : Lettres d'examen physique
Fourni par l'Université de Göteborg
