Comment les nuages affectent le climat terrestre
Les particules d'aérosols atmosphériques fournissent les noyaux de condensation sur lesquels se forment les gouttelettes et les cristaux de glace des nuages. Les particules d'aérosol sont soit directement émises à partir de la surface de la Terre (par exemple, la poussière des déserts), soit formées dans l'atmosphère par la condensation de gaz de très faible volatilité et à l'état de trace. Pour déterminer quelles sont vapeurs produisant des particules atmosphériques, de jeunes chercheurs ont utilisé la chambre CLOUD (Cosmics Leaving Outdoor Droplets) au CERN (Organisation européenne pour la recherche nucléaire) à Genève. D'un diamètre de 3 m, cette chambre en acier inoxydable peut simuler de façon réaliste l'ensemble des conditions atmosphériques, y compris l'ionisation par les rayons cosmiques galactiques au moyen d'un faisceau de pions produit par le synchrotron à protons du CERN. Dans le cadre du projet CLOUD Initial Training Network (CLOUD TRAIN), des centaines d'expériences ont été menées avec la chambre CLOUD. Des chercheurs issus de 10 instituts de recherche européens ont réalisé d'importantes découvertes. Ils ont tout d'abord découvert que des concentrations infimes de vapeurs d'amine se combinent avec l'acide sulfurique pour former des aérosols à des niveaux similaires à ceux qu'on observe dans l'atmosphère. Ils ont ensuite découvert que des vapeurs organiques fortement oxydées provenant de terpènes d'origine biogène constituent un contributeur majeur à la formation de particules et à leur croissance initiale dans l'atmosphère. Liés à l'ammoniaque, les amines sont responsables des odeurs résultant de la décomposition de matière organique contenant des protéines. Les expériences de CLOUD-TRAIN ont démontré que les faibles concentrations d'amines souvent rencontrées dans l'atmosphère, soit seulement quelques parties par billion, sont suffisantes pour former des particules, en combinaison avec l'acide sulfurique. Les terpènes sont des vapeurs organiques émises par les plantes, en particulier les conifères. Les expériences de CLOUD-TRAIN ont démontré que les processus d'oxydation rapide produisent des substances organiques très peu volatiles qui forment rapidement de nouvelles particules et même, chose surprenante, en l'absence d'acide sulfurique. Les chercheurs ont établi que les rayonnements ionisants des rayons cosmiques galactiques ont peu d'effet sur le taux de formation des particules d'aérosol à partir d'acide sulfurique et d'amines mais que, par contre, ils augmentent la vitesse de formation des particules à partir de terpènes d'un facteur 10-100. Les travaux menés dans l'installation CLOUD par les chercheurs de CLOUD-TRAIN contribueront à améliorer les modèles du climat mondial en réduisant les incertitudes liées aux aérosols dans les nuages. Ils contribueront également à identifier les sources des particules polluantes (smog) dans les grandes villes. Les membres de l'équipe de CLOUD-TRAIN ont publié plusieurs articles décrivant leurs découvertes dans de prestigieuses revues révisées par des pairs, telles que Nature et Science.
Mots‑clés
Nuages, réchauffement climatique, aérosols, CLOUD-TRAIN, nucléation d'aérosol, rayonnements ionisants
