20.05.2022 - Max-Planck-Institut für Chemie

Une triade chimique forme les graines des nuages

Formation synergique de particules dans la haute troposphère par l'acide nitrique, l'acide sulfurique et l'ammoniac

Les particules d'aérosols atmosphériques sont nécessaires comme germes pour former les nuages, mais les processus qui les contrôlent ne sont pas entièrement compris. En combinant des expériences dans la chambre à nuages du CERN et la modélisation informatique, une équipe de chercheurs internationaux, dont des scientifiques de l'Institut Max Planck de chimie et des Centres de recherche sur le climat et l'atmosphère (CARE-C) de l'Institut de Chypre, a découvert un nouveau mécanisme de formation et de croissance des particules dans la haute troposphère. Une synergie inattendue entre l'acide nitrique, l'acide sulfurique et les vapeurs d'ammoniac forme des particules remarquablement rapides et dépend de la disponibilité de l'ammoniac. Ce processus peut dominer la formation de nouvelles particules dans la région de la mousson asiatique où l'ammoniac provenant des émissions agricoles est abondant.

Les particules d'aérosols atmosphériques abondantes affectent le climat de la Terre en réfléchissant la lumière solaire et en formant des gouttelettes de nuages plus nombreuses mais plus petites, ce qui rend les nuages plus brillants et plus durables. Les particules sont libérées, par exemple, par les volcans ou par la pollution atmosphérique, mais une source majeure de noyaux de condensation des nuages se trouve dans la haute troposphère, où les molécules de gaz réactifs se combinent et forment de nouvelles particules. Malgré leur importance pour les nuages et le climat, les rôles que jouent les vapeurs précurseurs dans ce processus ne sont pas bien compris.

Grâce à des expériences réalisées dans des conditions contrôlées de la haute troposphère dans la chambre CLOUD du CERN, un groupe de 75 chercheurs internationaux a montré que l'acide nitrique (HNO3), l'acide sulfurique (H2SO4) et l'ammoniac (NH3) forment des particules de manière synergique. Étonnamment, ce processus de nucléation des particules est plusieurs fois plus rapide que celui de deux des trois vapeurs seules. Il semble que l'importance de ce mécanisme dépende de la disponibilité de l'ammoniac, un gaz à l'état de trace qui est libéré principalement par le bétail et les engrais.

"Nous supposons que la nucléation de l'acide nitrique, de l'acide sulfurique et de l'ammoniac est la source dominante de nouvelles particules dans les zones de la haute troposphère où l'ammoniac et d'autres gaz précurseurs sont transportés et libérés par des nuages d'orage profonds, comme au-dessus de la région de la mousson asiatique", déclare Jos Lelieveld, professeur à l'Institut chypriote de Nicosie et directeur de l'Institut Max Planck de chimie. Une étude récente utilisant des mesures effectuées par des avions a en fait révélé la présence d'abondantes particules de nitrate d'ammonium dans la couche d'aérosol de la tropopause asiatique (ATAL) qui s'étend sur le Moyen-Orient et une grande partie de l'Asie à une altitude de 12 à 18 kilomètres. Auparavant, on supposait que l'ammoniac était efficacement éliminé par la pluie dans les nuages de mousson.

Afin d'évaluer et d'interpréter les expériences CLOUD, les chercheurs ont paramétré la nucléation mesurée de l'acide nitrique, de l'acide sulfurique et de l'ammoniac et l'ont mise en œuvre dans un modèle mondial aérosol-climat. Les simulations corroborent les expériences CLOUD et montrent en outre que les particules peuvent se propager dans l'hémisphère nord à des latitudes moyennes, influençant le climat de la Terre à l'échelle intercontinentale.

"Bien que les particules d'ammonium-nitrate-sulfate soient formées localement, elles peuvent voyager de l'Asie à l'Amérique du Nord en quelques jours via le courant-jet subtropical", explique le physicien et modélisateur climatique Theodoros Christoudias de l'Institut de Chypre. Par conséquent, ces particules peuvent persister dans une ceinture intercontinentale, couvrant plus de la moitié de la surface des latitudes moyennes de l'hémisphère nord, dit-il.

Les nouveaux résultats de l'expérience et de la modélisation CLOUD peuvent informer les politiques en vue de réglementer la pollution anthro-pogénique et améliorer la capacité des modèles mondiaux à prédire comment le climat évoluera à l'avenir.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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