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Les nuages bas tropicaux rendus plus réfléchissants par d’étonnantes petites particules

Crédits : Needpix.

Des mesures in situ réalisées entre 2016 et 2018 à l’aide d’un avion de recherche suréquipé ont permis de comprendre un processus jusqu’alors méconnu – lequel rend les nuages bas tropicaux plus réfléchissants. Les résultats ont été rendus publics le 16 octobre dernier. 

Les nuages ont des effets antagonistes sur le système climatique. D’un côté, ils le refroidissent en réfléchissant le rayonnement solaire entrant. D’un autre, ils le réchauffent en piégeant le rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre.

Ainsi, ils jouent à la fois le rôle de parasol et de couverture pour la planète. Le premier est surtout le fait des nuages bas (stratus) tandis que le second est surtout le fait des nuages élevés (cirrus). Au global, l’effet refroidissant est dominant. C’est-à-dire que si l’on enlevait tous les nuages, la température moyenne augmenterait fortement.

nuages bas
Nuages bas au large de la Californie. Plus précisément, il s’agit des stratocumulus marins. Crédits : Wikimedia Commons.

Par ailleurs, la manière dont ces individus cotonneux répondent au réchauffement global est encore très incertaine. Néanmoins, les études semblent converger sur le fait qu’ils jouent un rôle d’amplificateur – autrement dit, ils enclenchent un cercle vicieux dont l’intensité reste à définir.

Des  nuages bas rendus plus réfléchissants

Étant donné l’incertitude majeure que représentent les nuages dans la modélisation du système climatique, de nombreux travaux de recherche leur sont dédiés. À ce titre, un nouveau papier paru dans la revue Nature climate change le 16 octobre dernier apporte des éléments nouveaux.

Grâce à une importante mission de mesures par avion, les chercheurs ont pu lever le voile sur un mécanisme qui restait très mal connu jusqu’à présent. Ce processus concerne essentiellement la zone tropicale – ce qui couvre tout de même 40 % de la planète. Il favorise la formation de nuages de basse couche plus réfléchissants et se présente comme suit.

Les ascendances orageuses de la zone intertropicale aspirent l’air depuis la surface vers le sommet de la troposphère. Lorsqu’il arrive à haute altitude, il est beaucoup plus froid, appauvri en aérosols et exposé à un rayonnement solaire plus concentré. À ce stade, certains gaz traces transportés sont en mesure de se condenser efficacement. On parle de conversion gaz-particules. Ainsi, de nouveaux aérosols – aussi appelés noyaux de condensation (CCN) lorsqu’ils atteignent une certaine taille – sont formés.

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Représentation schématique du processus étudié. Crédits : Christina J. Williamson & al. 2019.

Ceux-ci continuent à grossir tout au long de leur descente vers la surface. Cette descente compensatrice se produit sur de vastes zones entourant les amas orageux. Lorsqu’ils atteignent les basses couches, les noyaux de condensation ainsi formés s’ajoutent à ceux directement issus de la surface et accentuent le pouvoir réfléchissant des nuages bas qui s’y trouvent. En effet, le nombre de gouttelettes nuageuses s’en trouve augmenté. Pour un contenu en eau donné, la surface de réflexion intégrée est alors plus grande.

Des résultats qui serviront à améliorer les modèles

« Comprendre comment ces particules se forment et contribuent aux propriétés des nuages dans les tropiques nous aidera à mieux les représenter dans les modèles climatiques et à améliorer les simulations », précise Christina Williamson, auteure principale de l’étude.

Ces résultats ont des implications notables car ils suggèrent que les modèles actuels de climat sous-estiment l’effet refroidissant des nuages bas tropicaux. Le processus évoqué ici étant encore très mal pris en compte. « Des observations comme celles de cette étude nous aideront à mieux contraindre les aérosols et les nuages dans nos modèles », ajoute l’auteure principale. Aussi, l’interprétation des données en termes de rétroaction nuageuse devra faire l’objet de travaux futurs.

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