Noyaux de condensation des nuages ​​- Cloud condensation nuclei

Pollution par les aérosols sur le nord de l'Inde et le Bangladesh ( image satellite de la NASA)

Les noyaux de condensation des nuages ( CCN ), également connus sous le nom de graines de nuages , sont de petites particules généralement de 0,2  µm , soit 1/100 de la taille d'une gouttelette de nuage sur laquelle la vapeur d'eau se condense. L'eau a besoin d'une surface non gazeuse pour faire la transition d'une vapeur à un liquide ; ce processus est appelé condensation . Dans l' atmosphère terrestre , cette surface se présente sous la forme de minuscules particules solides ou liquides appelées CCN. En l'absence de CCN, la vapeur d'eau peut être surfondue à environ -13 °C (9 °F) pendant 5 à 6 heures avant que des gouttelettes ne se forment spontanément. (C'est la base de la chambre à brouillard pour détecter les particules subatomiques.) À des températures supérieures au point de congélation, l'air devrait être sursaturé à environ 400 % avant que les gouttelettes puissent se former.

Le concept de CCN est utilisé dans l' ensemencement des nuages , qui essaie d'encourager les précipitations en semant l'air avec des noyaux de condensation. Il a en outre été suggéré que la création de tels noyaux pourrait être utilisée pour l'éclaircissement des nuages ​​marins , une technique d' ingénierie climatique .

Taille, abondance et composition

Une goutte de pluie typique a un diamètre d'environ 2 mm, une gouttelette de nuage typique est de l'ordre de 0,02 mm et un noyau de condensation de nuage typique ( aérosol ) est de l'ordre de 0,0001 mm ou 0,1 µm ou plus de diamètre. Le nombre de noyaux de condensation de nuages ​​dans l'air peut être mesuré et se situe entre environ 100 et 1000 par centimètre cube. La masse totale de CCN injectés dans l'atmosphère a été estimée à 2x10 12  kg sur une année.

Il existe de nombreux types différents de particules atmosphériques qui peuvent jouer le rôle de CCN. Les particules peuvent être composées de poussière ou d' argile , de suie ou de carbone noir provenant d'incendies de prairie ou de forêt, de sel marin provenant des embruns des vagues de l'océan, de suie provenant des cheminées d'usine ou de moteurs à combustion interne, de sulfate provenant de l' activité volcanique , du phytoplancton ou de l'oxydation du dioxyde de soufre et secondaire. matière organique formée par l'oxydation de composés organiques volatils . La capacité de ces différents types de particules à former des gouttelettes nuageuses varie en fonction de leur taille et aussi de leur composition exacte, car les propriétés hygroscopiques de ces différents constituants sont très différentes. Le sulfate et le sel de mer, par exemple, absorbent facilement l'eau alors que la suie, le carbone organique et les particules minérales ne le font pas. Ceci est rendu encore plus compliqué par le fait que de nombreuses espèces chimiques peuvent être mélangées au sein des particules (en particulier le sulfate et le carbone organique). De plus, bien que certaines particules (telles que la suie et les minéraux) ne constituent pas un très bon CCN, elles agissent comme des noyaux de glace dans les parties les plus froides de l'atmosphère.

Le nombre et le type de CCN peuvent affecter la quantité de précipitations, la durée de vie et les propriétés radiatives des nuages ainsi que la quantité et donc avoir une influence sur le changement climatique . Les recherches de modélisation menées par Marcia Baker ont révélé que les sources et les puits sont équilibrés, ce qui conduit à des niveaux stables de CCN dans l'atmosphère. Il existe également des spéculations selon lesquelles la variation solaire peut affecter les propriétés des nuages ​​via les CCN, et donc affecter le climat .

Floraison de phytoplancton en mer du Nord et dans le Skagerrak – NASA

Rôle du phytoplancton

Les aérosols de sulfate (SO 4 2− et gouttelettes d' acide méthanesulfonique ) agissent comme des CCN. Ces aérosols sulfatés se forment en partie à partir du sulfure de diméthyle (DMS) produit par le phytoplancton en haute mer. Les grandes proliférations d'algues dans les eaux de surface des océans se produisent dans une large gamme de latitudes et contribuent considérablement au DMS dans l'atmosphère pour agir en tant que noyaux. L'idée qu'une augmentation de la température mondiale augmenterait également l'activité du phytoplancton et donc les nombres de CCN a été considérée comme un phénomène naturel possible qui contrecarrerait le changement climatique . Une augmentation du phytoplancton a été observée par les scientifiques dans certaines régions mais les causes ne sont pas claires.

Une contre-hypothèse est avancée dans The Revenge of Gaia , le livre de James Lovelock . Le réchauffement des océans est susceptible de se stratifier , la plupart des nutriments océaniques étant piégés dans les couches inférieures froides, tandis que la majeure partie de la lumière nécessaire à la photosynthèse se trouve dans la couche supérieure chaude. Dans ce scénario, privé de nutriments, le phytoplancton marin déclinerait, de même que les noyaux de condensation des nuages ​​de sulfate, et l' albédo élevé associé aux nuages ​​bas. C'est ce qu'on appelle l'hypothèse CLAW (du nom des initiales des auteurs d'un article de 1987 sur Nature ), mais aucune preuve concluante à l'appui n'a encore été rapportée.

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

Liens externes