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Posté par Adrien le Jeudi 18/02/2016 à 00:00
Un nouveau processus pour la formation des particules dans les nuages dévoilé

Vue générale de la chambre CESAM. © LISA
Les nuages jouent dans le climat un rôle qui ne se limite pas aux précipitations: ils recouvrent en effet 70 % de la surface terrestre et représentent près de 15 % du volume de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :). Afin de mieux les inclure dans les modèles de changement climatique, les scientifiques ont besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins secondaires et les besoins...) de comprendre les mécanismes chimiques et physiques qui les régissent. Une équipe internationale de chercheurs du Laboratoire interuniversitaire des systèmes atmosphériques (LISA/IPSL, CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) Paris-Est Créteil / Université Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les confluents de la Marne et...) Diderot) et du Laboratoire chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou proches.) de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux...) (LCE, CNRS / Université Aix-Marseille) a ainsi mis en évidence pour la première fois directement le rôle des gouttelettes nuageuses dans la transformation atmosphérique des polluants organiques volatils. Les composés organiques volatils, sous forme gazeuse, s'y condensent en effet pour former des aérosols organiques secondaires, qui sont un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une...) de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper tout le...) et de particules solides ou liquides. Ces travaux sont publiés le 15 février 2016 dans Atmospheric Chemistry and Physics.

Les composés organiques volatils (COV) sont des gaz émis aussi bien par les activités humaines que biologiques. Ils peuvent provenir par exemple de solvants et de combustions incomplètes, ainsi que de la végétation. Dans le schéma classique, les COV s'oxydent dans les nuages pour former des composés moins volatils comme les aérosols organiques secondaires, les AOS. Une autre hypothèse existe cependant, selon laquelle les COV pénétreraient dans les gouttelettes d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) des nuages, réagiraient à l'intérieur et y resteraient sous forme d'aérosol (Un aérosol est un ensemble de particules, solides ou liquides, d'une substance chimique donnée en suspension dans un milieu gazeux. Émis par les activités humaines ou naturelles, les aérosols interviennent à...) une fois la gouttelette évaporée.

Pour valider cette seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité...) hypothèse, les chercheurs ont utilisé la simulation expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le...) atmosphérique. Ils ont ainsi reproduit de manière contrôlée les conditions atmosphériques et suivi la transformation des polluants dans chambre de simulation CESAM, permettant de générer artificiellement des nuages. Les scientifiques y ont étudié l'oxydation de l'isoprène, le COV le plus émis à l'échelle du globe, ce qui a systématiquement provoqué la formation d'AOS. L'augmentation de la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) de gouttelettes d'eau en suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de particule. En géomorphologie, la suspension est un mode de transport des sédiments. Le fait de suspendre un objet En...) s'accompagnait d'une hausse de la formation d'aérosols.


Vue de l'intérieur de la chambre CESAM pendant un évènement de nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect...). © LISA

Ce résultat vient compléter notre compréhension des processus de formation des particules atmosphériques, qui sont l'une des incertitudes majeures dans la modélisation du changement climatique. Les aérosols absorbent et renvoient en effet une partie de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement...) vers l'espace. Ils sont également nécessaires à la création des nuages: l'eau se condense autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco,...) de ces particules. Or, la hausse moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils...) de la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud,...) va provoquer une augmentation des émissions de COV par la flore (La flore est l'ensemble des espèces végétales présentes dans un espace géographique ou un écosystème déterminé (par opposition...), et donc modifier la quantité d'AOS dans les nuages. En retour, cette hausse de la concentration d'aérosols va augmenter la condensation (La condensation est le nom donné au phénomène physique de changement d'état de la matière qui passe d'un état dilué (gaz) à un état condensé (solide ou liquide). On peut expérimenter ce changement...) de l'eau et modifier les caractéristiques des nuages. Les chercheurs passent maintenant le relais aux équipes qui construisent les modèles climatiques, dont les paramètres vont pouvoir être affinés grâce à ces travaux.

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Source: CNRS-INSU