Industrie und Landwirtschaft verstärken Wolkenbildung und Starkregen

Comment et pourquoi les nuages ​​se forment n’ont pas encore été correctement étudiés. Ils jouent un rôle crucial dans les conditions météorologiques sur Terre. Après tout, la vapeur d’eau qu’ils concentrent est aussi le gaz à effet de serre le plus important, devant le CO₂.

D’une part, les gouttelettes d’eau dans l’air réduisent le rayonnement entrant du soleil, tandis que les nuages ​​les renvoient dans l’espace sur leur face supérieure. D’autre part, les nuages ​​intensifient l’effet de serre naturel en bloquant la chaleur réfléchie par la surface terrestre et en augmentant ainsi la température terrestre.

Ce sont aussi ceux d’où les déluges se précipitent soudainement et inondent de vastes étendues de terre. S’il n’y a pas de nuages ​​pendant des semaines, voire des mois, les cultures et les forêts se dessèchent et les rivières et les lacs s’assèchent.

L’humidité forme des gouttelettes autour de soi-disant noyaux de condensation, qui s’accumulent pour former des formations nuageuses. Il peut s’agir de particules d’aérosol, mais aussi de minuscules grains de poussière. Bien sûr, il doit également y avoir suffisamment d’humidité dans l’air, ce qui ne manquera pas dans un avenir plus chaud. Parce que plus la fièvre monte sur terre, plus l’atmosphère absorbe de vapeur d’eau.

Cependant, ces processus de base n’expliquent pas encore pourquoi les nuages ​​peuvent rapidement se rassembler sur des zones relativement petites pour former d’énormes nuages ​​d’orage et de pluie alors que le soleil tape d’un ciel bleu non loin.

Selon les recherches actuelles, il semble que les émissions de l’industrie et de l’agriculture jouent un rôle crucial dans la formation des noyaux de condensation, tandis que le réchauffement climatique fournit la quantité d’eau nécessaire dans l’air, nécessaire aux pluies abondantes et aux nuages ​​orageux.

D’une part, les particules ultrafines d’une taille allant jusqu’à 100 nanomètres, soit 0,0001 millimètre, sont responsables de l’accumulation de nuages ​​pluvieux dans la troposphère moyenne, la couche météorologique. D’autre part, un mécanisme moléculaire récemment découvert joue un rôle décisif dans les gaz atmosphériques de la haute troposphère – où se forment les nuages ​​de glace connus sous le nom de cirrus.

Au cours des 20 dernières années, les deux climatologues Wolfgang Junkermann et Jorg Hacker ont utilisé de petits avions pour collecter des données sur la quantité et la distribution des poussières ultrafines et sur les changements du cycle de l’eau dans la troposphère. Leurs ensembles de données couvrent des régions d’Asie, d’Amérique centrale, d’Europe et d’Australie. Ils ont lié les deux à des informations bien documentées sur le changement climatique régional.

Le lieu de travail de Junkermann se trouve sur le campus alpin de l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) à Garmisch-Partenkirchen. Hacker est le fondateur et directeur de Airborne Research Australia (ARA) à l’Université Flinders d’Adélaïde, spécialisé dans les mesures environnementales des avions. Ensemble, ils ont pu prouver qu’une augmentation du nombre de nanoparticules dans l’air est associée à des fluctuations météorologiques extrêmes plus importantes. La distribution inégale de ces particules explique également les grandes différences régionales dans la distribution des précipitations extrêmes.

“Au-dessus de la Méditerranée, par exemple, la concentration en particules a été multipliée par 25 depuis les années 1970”, explique Junkermann. “Au cours de la même période, il y a des changements brusques dans les précipitations, loin des précipitations régulières et vers des sécheresses et des événements plus extrêmes.” Il a reconnu des schémas similaires en Australie et en Mongolie.

L’augmentation des particules provoque la formation de gouttelettes d’eau plus nombreuses et plus petites. “En conséquence, l’eau reste beaucoup plus longtemps dans l’atmosphère, la pluie est initialement supprimée et un réservoir d’énergie supplémentaire est créé dans la troposphère moyenne qui favorise les précipitations extrêmes”, explique Junkermann. “Cela peut arriver à des centaines de kilomètres.”

“Nous avons pu retracer les concentrations extrêmes jusqu’aux centrales électriques, aux raffineries ou aux navires, souvent et surtout aux grandes installations de combustion dotées de la dernière technologie de gaz d’échappement”, explique Junkermann. La raison en est l’injection d’ammoniac dans les systèmes d’échappement, avec laquelle les oxydes d’azote nocifs pour les poumons sont réduits en azote non toxique. Un nombre particulièrement important de nanoparticules est produit au-dessus des zones industrielles.

75 scientifiques d’Europe, de Russie et des États-Unis ont découvert un autre phénomène. Dans le cadre de l’expérience à grande échelle CLOUD, ils ont étudié les conditions physiques et chimiques dans la haute troposphère dans la chambre à brouillard du centre de recherche européen CERN, c’est-à-dire au-dessus de la couche que les chercheurs sur les nanoparticules ont survolée avec leur petit avion.



Pas haut dans les airs : les chercheurs du projet à grande échelle CLOUD du CERN étudient à 20 m3 processus microphysiques d’aérosols et de nuages ​​​​de grande chambre à brouillard tels que la formation de particules d’aérosol, la croissance de particules d’aérosol, l’activation de gouttelettes de nuage et la congélation de gouttelettes de nuage.

(Photo : Brice, Maximilien/ CERN)

Ce faisant, ils ont découvert l’interaction inattendue des trois gaz acide nitrique, acide sulfurique et ammoniac. S’ils se produisent en même temps, des particules d’aérosol sont créées – et à une vitesse qui est des ordres de grandeur plus rapide que si seulement deux des trois composants réagissent les uns avec les autres. Ce processus dépend principalement de la quantité d’ammoniac dans cette couche de l’atmosphère, des émissions du bétail et des engrais.



Apparemment, ce type de formation de particules est la source la plus importante de noyaux nuageux dans la haute troposphère, d’autant plus que les nuages ​​d’orage transportent l’ammoniac de manière particulièrement efficace à ces altitudes.

“C’est le cas, par exemple, au-dessus de la région de la mousson asiatique”, explique Jos Lelieveld, professeur au Centre de recherche sur l’atmosphère de Nicosie, à Chypre, et directeur de l’Institut Max Planck de chimie à Mayence. Jusqu’à présent, on pensait que l’ammoniac était emporté par les pluies de mousson et ne montait pas aussi haut.

Avec ces deux résultats, ceux des scientifiques des particules et ceux des chercheurs de l’atmosphère, les scénarios climatiques et les prévisions météorologiques extrêmes peuvent maintenant être calculés plus précisément.


(jle)

Vers la page d’accueil

Leave a Comment