Nuages sur Bombai
Une nouvelle étude révèle comment la pollution produit des tempêtes qui nous laissent avec des nuages plus durables, plus gros et plus denses. Au cours du mois de novembre, Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS), a publié quelques résultats qui clôturent un long débat. Ils révèlent comment la pollution affecte le réchauffement climatique. Ces travaux permettront d'améliorer la précision des modèles météorologiques et climatiques.
La plupart des chercheurs pensaient que pollution de l'air il provoque des nuages d'orage plus gros et plus durables en rendant les fronts d'orage plus sensibles aux courants d'air et en provoquant une convection interne. Dans cette étude, il a observé que la pollution, en tant que phénomène, rend les nuages plus durables mais, d'une manière différente qu'on ne le pensait auparavant, par une diminution de la taille de leurs particules de glace et une diminution de la taille totale du nuage. Cette différence affecte directement la façon dont les scientifiques représentent les nuages dans les modèles climatiques.
Cette étude concilie ce que nous voyons au quotidien avec ce qui est indiqué dans les modèles informatiques. Les observations montrent des nuages en forme d'enclume (columonimbus) de plus en plus grande dans les systèmes orageux qui contiennent de la pollution, mais les modèles ne montrent pas toujours une convection plus forte, grâce à cette étude, nous voyons pourquoi.
La vie secrète des nuages
Anvil ou Comulonimbus nuages sur zone polluée
Les modèles qui prédisent le temps et le climat ne reconstruisent pas bien la vie des nuages d'orage, car ils les représentent avec des équations simples qui ne parviennent pas à avoir une vision totale. Cette mauvaise reconstruction a créé un dilemme pour les chercheurs: "La pollution fait que les nuages d'enclume durent plus longtemps que dans le cas d'un ciel clair", mais pourquoi?
Une raison possible tourne autour des aérosols (petites particules d'origine naturelle ou humaine) qui servent de base à la formation de gouttelettes de nuages autour d'eux. Un ciel pollué contient beaucoup plus d'aérosols (smog et brume) qu'un ciel propre et cela se traduit par moins d'eau pour chaque particule. La pollution produit plus de gouttelettes, mais plus petites.
Un plus grand nombre de gouttelettes plus petites modifie les caractéristiques des nuages. On a longtemps pensé que des gouttelettes de plus en plus petites déclenchent une réaction en chaîne qui conduit à des nuages plus gros et plus durables au lieu de précipiter. Les gouttes plus légères font monter votre eau en gelant et cette congélation extrait la chaleur que les gouttes contiennent et produit un changement de température qui génère une convection interne. Une convection plus intense fait monter plus de gouttes d'eau, créant ainsi le nuage.
Mais les chercheurs n'observent pas toujours une convection plus intense liée à des nuages plus gros et plus durables dans des environnements pollués, indiquant qu'il nous manquait quelque chose à considérer.
Pour résoudre ce dilemme, l'équipe responsable de cette étude a décidé de comparer les tempêtes estivales réelles avec des modèles générés par ordinateur. Le modèle incluait les propriétés physiques des particules de nuages ainsi que la capacité d'observer si la convection devient plus forte ou plus douce. Les simulations de cette étude ont duré 6 mois.
La convection n'est pas le coupable.
Les données ont été collectées à partir de trois endroits présentant des degrés divers de pollution, d'humidité et de vent: les tropiques du Pacifique occidental, le sud-est de la Chine et les grandes plaines de l'Oklahoma. Les données ont été obtenues auprès du système de recherche climatique ARM du DOE (US Department of Energy).
Des simulations ont été réalisées sur le supercalculateur Olympus du PNNL (Pacific Northwest National Laboratory). Ces simulations d'un mois de tempêtes sont très similaires aux nuages actuellement observés, déterminant que les modèles ont bien recréé les nuages d'orage.
En observant ces modèles, il a été constaté que dans tous les cas, la pollution augmente la taille, l'épaisseur et la durée des nuages d'enclume. Mais ce n'est qu'à deux endroits (les tropiques et la Chine) que l'on observe une convection plus intense. En Oklahoma, la pollution a conduit à une convection plus douce. Cette incohérence avec ce qui a été pensé jusqu'à présent suggère que la raison n'est pas une convection intense.
En examinant plus en détail les propriétés des gouttelettes d'eau et des cristaux de glace dans les nuages, l'équipe de recherche a conclu que la pollution produisait de plus petites gouttes et cristaux de glace, quel que soit leur emplacement.
De plus, dans un ciel clair, les particules de glace sont plus lourdes et précipitent plus rapidement à partir des nuages d'enclume, ce qui les fait se dissiper rapidement. Dans les cieux pollués, les cristaux de glace étaient plus petits et trop légers pour précipiter, créant ainsi des nuages plus gros et plus durables.
Contribution au réchauffement climatique.
D'autre part, l'équipe a estimé comment les nuages d'orage contribuent à la chauffage ou refroidissement. Ces nuages refroidissent la Terre pendant la journée avec leurs ombres mais retiennent la chaleur comme une couverture la nuit, rendant les nuits plus chaudes.
En tenant compte des effets de la pollution sur les nuages d'orage, nous comprenons qu'ils pourraient affecter la quantité de réchauffement définitif prévu pour la terre dans les décennies à venir. Faire des représentations plus précises des nuages dans les modèles climatiques est la clé pour améliorer la précision des prévisions de changement climatique.
Plus d'informations: Le Cumulonimbus, Constatations importantes sur les particules atmosphériques dans les villes, Les éclairs deviennent plus forts avec le réchauffement climatique
source: PNAS