Document ID: /fineweb-2-swissfilter-quality_10-filterrobots/filtered/07199.jsonl.gz/421

La combustion de bois, de produits pétroliers ou d'autres matières organiques libère dans l'atmosphère des particules de suie qui sont principalement constituées de carbone. Cette suie est considérée comme le deuxième agent de forçage climatique anthropique le plus important après le dioxyde de carbone. Dans l'atmosphère ou sous forme de dépôts sur les surfaces de neige et de glace, les particules de suie absorbent le rayonnement solaire à ondes courtes et contribuent ainsi au réchauffement climatique.
Dans l'atmosphère, les particules de suie ont également un effet indirect sur le climat en modifiant la formation, le développement et les propriétés des nuages. Une équipe de recherche dirigée par Ulrike Lohmann, professeure à l'Institut de l'atmosphère et du climat de l'ETH Zurich, a étudié pour la première fois comment deux types spécifiques de particules de suie influencent les nuages et, par conséquent, le climat: d'une part, les aérosols de suie qui vieillissent en raison de l'ozone et, d'autre part, ceux qui vieillissent en raison de l'acide sulfurique.
La chimie de la suie modifie la formation des nuages
«Jusqu'à présent, on supposait que ces deux types de vieillissement de la suie avaient peu d'effet sur la formation des nuages et le climat», explique David Neubauer du groupe de recherche d'Ulrike Lohmann. Cependant, les résultats des simulations effectuées aujourd'hui sur le supercalculateur du CSCS «Piz Daint» brossent un tableau différent.
Lorsque les particules de suie se combinent avec l'ozone ou l'acide sulfurique, leurs propriétés physiques et chimiques changent, écrivent les scientifiques dans une étude récemment publiée dans la revue Nature Geoscience. Les particules de suie vieillies par l'ozone forment des noyaux de condensation dans les basses couches de l'atmosphère, qui aident à la formation des nuages. Dans les couches supérieures de l'atmosphère, en revanche, les particules de suie vieillies par l'acide sulfurique agissent comme des noyaux de glace et aident les cirrus à se former.
L'équipe a simulé la façon dont les particules de suie vieillissant différemment influencent la formation des nuages, et donc le climat, depuis l'époque préindustrielle jusqu'à l'avenir. Dans ces simulations, le développement des particules d'aérosol est couplé à la physique de la formation des nuages dans un calcul interactif. Cette méthode est complexe et nécessite plus de temps de calcul que les simulations climatiques classiques.
Les scientifiques ont formulé des hypothèses clairement définies pour leurs calculs en décrivant l'état de vieillissement des particules de suie, en fonction de la température et de la concentration d'ozone. Ces deux facteurs ont une influence significative sur le vieillissement: pour que la suie vieillisse rapidement sous l'effet de l'ozone, la température et la concentration d'ozone doivent être élevées. Pour que la suie puisse agir comme un noyau de glace par le vieillissement de l'acide sulfurique, une température basse joue le rôle décisif.
La modification de la formation des nuages entraîne un réchauffement
Les simulations de la suie de l'ère de l'ozone montrent que lorsque la teneur en dioxyde de carbone de l'atmosphère double par rapport à l'ère préindustrielle, il se forme moins de nuages bas. Le vieillissement de la suie par l'ozone entraîne la formation initiale d'un nombre considérablement plus important de gouttelettes de nuages. Cependant, leur concentration élevée entraîne un refroidissement plus important de la partie supérieure des nuages, ce qui provoque un mélange d'air sec en provenance du haut. «Ces nuages s'évaporent ensuite plus rapidement, surtout dans un climat plus chaud, explique Ulrike Lohmann. Dans un climat plus chaud, l'air mélangé a également une humidité relative plus faible». En raison de l'évaporation plus rapide, il reste moins de nuages bas, et plus de rayonnement à ondes courtes atteint la terre et la réchauffe.
Les particules de suie vieillies par l'acide sulfurique, en revanche, provoquent la formation d'un plus grand nombre de cristaux de glace et rendent les cirrus optiquement plus épais, c'est-à-dire moins perméables au rayonnement. Ils s'étendent jusqu'à la tropopause, qui se trouve à une altitude de 10 à 18 kilomètres, et s'attardent également plus longtemps dans les régions plus élevées de l'atmosphère. Par conséquent, les cirrus absorbent une plus grande partie du rayonnement thermique de grande longueur d'onde émis par la Terre et en laissent moins s'échapper dans l'espace. L'effet de réchauffement des cirrus augmente et intensifie le réchauffement climatique: lorsque la teneur en dioxyde de carbone de l'atmosphère double par rapport à l'époque préindustrielle, les deux types de vieillissement de la suie entraînent ensemble une augmentation de la température globale allant de 0,4 à 0,5 ºC. En conséquence, le cycle de l'eau va encore s'accélérer et les précipitations mondiales vont encore augmenter, écrivent les chercheurs.
Les études futures, qui portent sur les aérosols provenant des feux de forêt, des moteurs d'avion ou de voiture, et qui combinent des mesures sur le terrain et en laboratoire avec des simulations, pourraient donner une image encore plus claire des effets des aérosols de suie. Elles pourraient également contribuer à l'élaboration de stratégies de réduction des émissions, «ce qui serait bénéfique non seulement pour le climat et la qualité de l'air, mais aussi pour la santé des gens», souligne David Neubauer.
Ce texte de Simone Ulmer a été publié en anglais sur le site du CSCS.