Comment les arbres influencent-ils la formation des nuages

arbres nuages
Crédits : Romi Tolonen/istock

Dans le cadre du projet international CLOUD, des chercheurs ont identifié les sesquiterpènes, des hydrocarbures gazeux libérés par les plantes, comme étant un facteur majeur dans la formation des nuages. Cette découverte pourrait réduire les incertitudes des modèles climatiques et aider à faire des prévisions plus précises.

L’incertitude des prévisions climatiques

Au cours de ces dernières années, de nombreux rapports, notamment partagés par le GIEC, ont des projections particulièrement pessimistes sur l’évolution du climat au cours de ces prochaines décennies. Cependant, ces différentes projections sont également marquées par de grandes incertitudes. Elles sont principalement dues au fait que les scientifiques ne comprennent pas encore pleinement tous les processus qui se produisent dans l’atmosphère.

L’objectif du projet CLOUD (Cosmics Leaving Outdoor Droplets), une collaboration internationale entre chercheurs en atmosphère du centre de recherche nucléaire du CERN, à Genève, est de combler ces lacunes, en particulier en ce qui concerne la formation des nuages. Il s’agit en effet d’un facteur clé, car plus le nombre de nuages est important et plus le rayonnement solaire est reflété, ce qui contribue au refroidissement de la surface de la Terre.

Comment se forment les nuages

Les nuages se composent de gouttelettes. Pour que ces dernières se forment, la vapeur d’eau a besoin de noyaux de condensation sur lesquelles se condenser. Il peut s’agir de particules solides ou liquides appelées aérosols. Ils peuvent être produits et rejetés dans l’air par les activités humaines, mais aussi par les végétaux.

Cependant, environ la moitié des noyaux de condensation se forment en réalité dans l’air lorsque différentes molécules gazeuses se combinent et se transforment en solides (nucléation).

Le principal gaz d’origine anthropique contribuant à la formation de ces particules est le dioxyde de soufre sous forme d’acide sulfurique (combustion du charbon et du pétrole, principalement). En ce qui concerne les gaz naturels impliqués, les plus importants sont les isoprènes, les monoterpènes et les sesquiterpènes. Ils composent les huiles essentielles produites par les végétaux. Quand elles régissent à l’ozone dans l’atmosphère, ces particules s’oxydent et forment des aérosols.

La grande question pour améliorer les prévisions climatiques est donc de savoir lequel des facteurs prédominera, conduisant à une augmentation ou à une diminution de la formation des nuages. Pour répondre à cette question, il est donc nécessaire de déterminer comment chacune de ces substances contribue à la formation de nouvelles particules.

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Crédits : Pixabay.

L’énorme influence des sesquiterpènes

Au cours de ces dernières années, des recherches se sont déjà concentrées sur les rôles de l’acide sulfurique, des monoterpènes et de l’isoprène. Cependant, jusqu’à présent, les sesquiterpènes n’avaient pas fait l’objet de recherches, car ils sont difficiles à mesurer. Ils sont en effet beaucoup moins fréquents que les autres substances et réagissent très rapidement avec l’ozone.

Malgré tout, et comme le montre cette nouvelle étude, ces composés jouent un rôle important dans la formation des nuages. Selon ces mesures récentes, ils formeraient en effet dix fois plus de particules que les deux autres substances organiques à même concentration.

Pour en arriver à ces conclusions, les chercheurs ont utilisé une pièce étanche de trente mètres cubes de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire au sein de laquelle il est possible de simuler différentes conditions atmosphériques.

Les expériences ont révélé que l’oxydation d’un mélange naturel d’isoprène, de monoterpènes et de sesquiterpènes dans l’air pur produit une grande variété de composés organiques appelés ULVOC (Ultra-Low-Volatility Organic Components). Comme leur nom l’indique, ils sont peu volatils et forment donc très efficacement des particules susceptibles de donner naissance à des noyaux de condensation.

L’énorme influence des sesquiterpènes s’est révélée lorsque les chercheurs les ont ajoutés dans la chambre avec une suspension composée uniquement d’isoprènes et de monoterpènes. En augmentant leur proportion de seulement 2%, le taux de formation de nouvelles particules aurait en effet doublé.

Pour les chercheurs, cela pourrait s’expliquer par le fait qu’une molécule de sesquiterpène est constituée de quinze atomes de carbone, alors que les monoterpènes n’en contiennent que dix et les isoprènes seulement cinq.

Un facteur de plus en plus déterminant

Ainsi, ces nouveaux résultats suggèrent que les sesquiterpènes devraient être inclus comme facteur distinct dans les futurs modèles climatiques, aux côtés des isoprènes et des monoterpènes, afin de préciser les prévisions.

Cela sera particulièrement pertinent dans la mesure où nous savons que la concentration de dioxyde de soufre dans l’air diminue régulièrement en raison du renforcement de la législation environnementale, tandis que la concentration de terpènes augmente en raison du stress subi par les plantes lié au changement climatique.

Les détails de ces travaux sont publiés dans la revue Science Advances.