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L’apprentissage automatique fait la lumière sur la façon dont les aérosols affectent les nuages

Les particules d’aérosols dans l’air affectent davantage la couverture nuageuse que la luminosité des nuages, et cela produit un effet de refroidissement plus important, selon une recherche récente.

Changement climatique et Environnement

L’atmosphère terrestre est riche en minuscules particules en suspension appelées aérosols qui affectent le climat. Les aérosols peuvent être formés par des processus naturels tels que les éruptions volcaniques et les feux de forêt. Cependant, ils sont également générés par les combustibles fossiles qui sont brûlés pour faire avancer nos voitures, faire voler nos avions et faire tourner nos usines. Cette augmentation des aérosols pourrait avoir un impact notable sur le changement climatique. Les aérosols jouent un rôle dans la formation des nuages, ils pourraient donc contribuer à rafraîchir la planète puisque les nuages reflètent la lumière du soleil. Malheureusement, les scientifiques ont eu du mal à déterminer précisément la manière dont les nuages réagissent aux changements des niveaux d’aérosols, ce qui accroît l’incertitude des prévisions de changement climatique. Ceci est dû au fait que l’incidence d’autres variables météorologiques a compliqué l’isolement des données sur les interactions entre les aérosols et les nuages. Cependant, des chercheurs soutenus par le projet CONSTRAIN, financé par l’UE, ont trouvé un moyen d’étudier ces interactions grâce à l’opportunité unique offerte par l’éruption du volcan islandais en 2014. Leurs résultats ont été publiés dans la revue «Nature Geoscience». L’éruption en Islande a engendré un énorme panache d’aérosols. «Ce gigantesque panache d’aérosols dans un environnement par ailleurs quasi vierge a fourni une occasion naturelle idéale de quantifier les réponses des nuages aux changements liés aux aérosols, à savoir l’empreinte de l’aérosol sur les nuages», explique l’auteur principal de l’étude, le Dr Ying Chen du Paul Scherrer Institut, en Suisse, dans un article publié sur le site web de l’Université d’Exeter, au Royaume-Uni. Ying Chen a réalisé ces travaux en tant que chercheur associé à l’université britannique.

Plus de couverture nuageuse

«Notre analyse révèle que les aérosols provenant de l’éruption ont augmenté la couverture nuageuse d’environ 10 %», poursuit le scientifique. «Sur la base de ces résultats, nous pouvons constater que plus de 60 % de l’effet de refroidissement climatique lié aux interactions nuages-aérosols est causé par l’augmentation de la couverture nuageuse.» À la suite d’un événement polluant l’air, comme une éruption volcanique, les concentrations de particules d’aérosol dans l’air sont beaucoup plus élevées. Les gouttelettes d’eau se formant autour des particules d’aérosol, les concentrations plus élevées d’aérosol facilitent la formation de gouttelettes nuageuses. Cependant, ces gouttelettes nuageuses sont généralement plus petites et plus nombreuses, ce qui explique pourquoi les nuages pollués paraissent plus brillants qu’ils ne le seraient normalement, diffusent plus de lumière et sont plus réfléchissants. Alors que des recherches antérieures indiquaient que cet éclaircissement des nuages expliquait la majeure partie du refroidissement causé par les interactions nuages-aérosols, les résultats de la nouvelle étude révèlent une histoire différente: «Les aérosols volcaniques ont également éclairci les nuages en réduisant la taille des gouttelettes d’eau, mais cela a eu un impact nettement plus faible que les modifications de la couverture nuageuse dans la réflexion du rayonnement solaire», souligne Ying Chen. Pour parvenir à leurs conclusions, les chercheurs ont recouru à une approche d’apprentissage automatique par satellite. Le professeur Jim Haywood, chargé de recherche au Met Office (le bureau météorologique du Royaume-Uni), partenaire du projet CONSTRAIN, déclare: «Ce travail est radicalement différent car il ne s’appuie pas sur des modèles; il fait appel à des techniques d’apprentissage automatique de pointe appliquées aux observations par satellite afin de simuler ce à quoi ressemblerait le nuage en l’absence d’aérosols. Des différences nettes sont observées entre les propriétés prévues et observées des nuages, qui peuvent être utilisées pour évaluer les répercussions des aérosols sur le climat.» Les résultats de l’étude fournissent des données d’observation concrètes sur le refroidissement provoqué par les aérosols, qui aideront les scientifiques à améliorer les modèles climatiques. Cette étude contribue ainsi à l’objectif du projet CONSTRAIN (Constraining uncertainty of multi decadal climate projections) d’améliorer les prévisions climatiques pour les 20 à 50 prochaines années. Pour plus d’informations, veuillez consulter: site web du projet CONSTRAIN

Mots‑clés

CONSTRAIN, aérosol, particule, nuage, climat, éruption, interaction nuage-aérosol

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