Des scientifiques découvrent une nouvelle façon dont le changement climatique mondial produit des particules

Notre atmosphère peut être considérée comme un grand ensemble chimique, un mélange global de molécules gazeuses et de particules qui rebondissent constamment et se modifient les unes les autres de manière complexe. Bien que les particules soient très petites, souvent moins de 1 % de l’épaisseur d’un cheveu humain, elles ont des impacts démesurés. Par exemple, les particules sont les graines des gouttelettes de nuages, et leur abondance modifie la réflectivité et la quantité de nuages, les précipitations et le climat.

Des chercheurs de l’Université de Washington à Saint-Louis ont désormais découvert quelque chose de nouveau dans le ciel : un mécanisme qui produit une grande partie des particules dans l’atmosphère terrestre.

La recherche, publiée dans Science Ce mois-ci, l’équipe de recherche a été dirigée par Jian Wang, professeur et directeur du Centre de science et d’ingénierie des aérosols de l’Université de Washington. L’équipe de recherche comprend Lu Xu, professeur adjoint au Département d’ingénierie énergétique, environnementale et chimique de l’Université de Washington à la McKelvey School of Engineering, ainsi que des scientifiques de la NASA, de la NOAA, de la NCA et d’universités européennes.

L’idée conventionnelle était que la plupart des particules se forment dans les régions de sortie des nuages, où les nuages ​​flottent dans la haute troposphère et finissent par s’évaporer. Au cours de ce processus, les nuages ​​sont essorés et la plupart des particules sont éliminées par la pluie. En conséquence, l’air dans les régions de sortie est clair et propre, laissant certaines molécules gazeuses sans autre choix que de former de nouvelles particules.

« Cependant, en utilisant les données collectées à partir des mesures aériennes à l’échelle mondiale de la NASA, nous avons découvert que la plupart des nouvelles particules ne se forment pas dans les régions de sortie comme on le pensait auparavant », a déclaré Wang.

En s’interrogeant sur cette observation surprenante, Wang et ses collègues ont fini par découvrir un mécanisme complètement différent qui se produit lorsque le mélange de l’air stratosphérique et troposphérique crée des conditions propices à la formation de particules.

« L’air de la stratosphère plonge souvent dans la troposphère en raison du courant-jet sinueux. Lorsque l’air stratosphérique riche en ozone et l’air troposphérique plus humide se mélangent, cela conduit à une concentration élevée de radicaux hydroxyles (OH), un oxydant important qui aide à produire le type de molécules qui se nucléent et forment de nouvelles particules », a déclaré Jiaoshi Zhang, premier auteur de l’étude et chercheur scientifique dans le laboratoire de Wang.

« Nous avons découvert que ce phénomène est répandu dans le monde entier et se produit probablement plus fréquemment que la formation de particules dans les flux de nuages ​​», a-t-il ajouté.

De futures observations sur le terrain et des études de modélisation seront nécessaires pour confirmer et quantifier davantage l’importance de ce mécanisme de formation des particules récemment découvert. Bien entendu, les humains contribuent eux-mêmes à la pollution atmosphérique par leurs particules, mais Wang a déclaré que ce qui a été découvert dans le cadre de cette recherche est un processus naturel qui se produit partout dans le monde, même dans les régions reculées et vierges.

Il existe également des preuves que l’air stratosphérique plongera plus fréquemment dans la troposphère dans le climat futur, ce mécanisme pourrait donc devenir encore plus important, a déclaré Wang. La prise en compte de ce processus jusqu’ici inconnu peut améliorer les modèles climatiques et peut aider à mieux simuler le changement climatique et à prédire le climat futur.

« Bien que cette observation nous ait d’abord laissé perplexes, une fois que nous avons tout mis en place, elle n’était plus si surprenante », a déclaré Wang.

« Il est bien connu que les molécules formant de nouvelles particules sont générées par l’oxydation dans l’atmosphère. Lorsque l’air de la stratosphère et de la troposphère se mélange, la concentration en OH est très élevée et elle est propice à la formation de particules. »