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Noir de carbone ou carbone suie, ces particules qui assombrissent les glaces

Crédits : flickr / lns1122.

Lorsque l’on parle de l’élévation rapide des températures au niveau du cercle arctique, il est assez peu souvent fait mention du rôle joué par le carbone suie. Si ce dernier explique seulement une fraction du réchauffement observé, il participe néanmoins suffisamment à celui-ci pour que l’on s’y intéresse. Une étude parue ce mois-ci fournit l’estimation des sources de noir de carbone la plus précise à ce jour, ainsi que leur variation saisonnière.

Le noir de carbone ou carbone suie est un type d’aérosol émis dans l’atmosphère suite à une combustion incomplète, qu’il s’agisse de combustibles fossiles ou de biomasse. Or, ces particules ont la propriété d’absorber efficacement le rayonnement solaire en raison de leur teinte très sombre. Ainsi, lorsqu’elles sont en suspension dans l’air, elles participent à réchauffer la couche d’atmosphère où elles se trouvent.

Cependant, ces aérosols ont une durée de résidence atmosphérique relativement courte. Ils finissent donc par rejoindre la surface assez rapidement. Leur impact climatique majeur survient lorsqu’ils se déposent sur une surface enneigée ou englacée. En effet, la surface initialement très réfléchissante va devenir significativement plus foncée. Donc, réfléchir moins de rayonnement solaire. On dit que son albédo diminue. Plus d’énergie sera absorbée par la surface concernée, ce qui favorisera la fonte et/ou la montée de la température.

Il s’agit d’un des biais par lesquels les activités humaines entraînent un réchauffement du climat en région arctique – autre que les émissions de gaz à effet de serre.

Une campagne de mesure débutée en 2011

Malheureusement, jusqu’à présent, les études qui se sont intéressées aux sources de noir de carbone et à la portion qui atteignait l’arctique étaient peu fiables. Les observations étant limitées et les inventaires d’émissions soumis à de grandes incertitudes. Ainsi, les modèles de transport atmosphérique ne reproduisent pas convenablement les concentrations observées dans le cercle polaire. Par conséquent, l’impact climatique est mal quantifié.

stations de mesure du carbone suie
Les 5 stations de mesure utilisées dans le cadre de l’étude sont marquées. En nuances de gris est également représentée la quantité estimée de carbone suie émis en 2010 par l’utilisation de combustibles fossiles (en grammes de carbone par m²). Les zones industrielles d’Asie du sud-est, d’Europe et d’Amérique du Nord sont clairement identifiables. Crédits : P. Winiger & al. 2019.

Afin de proposer une évaluation plus précise et pertinente, une équipe de chercheurs a entrepris une analyse du noir de carbone au pôle nord pendant une durée de 5 ans – entre 2011 et 2015. Des relevés systématiques ont été effectués en plusieurs stations de mesure. Ils ont permis d’évaluer aussi bien les concentrations en aérosols que leur variabilité spatiale et temporelle ou encore la signature isotopique du carbone. Cette dernière permet d’en déduire l’origine. L’étude a été publiée le 13 février 2019 dans la revue Science Advances.

Une nouvelle estimation des sources

Au terme de ce projet, il est apparu qu’une forte variabilité saisonnière dans les sources de carbone suie est présente. En hiver, les aérosols proviennent majoritairement de la combustion d’énergies fossiles. À l’inverse, en été, c’est la combustion de la biomasse qui est la source principale – via les pratiques agricoles ou les feux de forêt. Par ailleurs, en moyenne annuelle, les combustibles fossiles s’avèrent être la source majeure – de l’ordre de 61 ±10 %. Une conclusion qui contraste avec de précédentes études.

Basées sur ces nouvelles données, les modélisations de transport atmosphérique montrent un meilleur accord avec les observations en ce qui concerne les concentrations dudit aérosol. Il reste toutefois des divergences sur la localisation des zones sources.

En conclusion, ces résultats incitent à une réduction rapide des émissions de ce type de substance. Ceci afin de limiter l’aggravation des changements environnementaux, en particulier dans la région arctique. Ils pourront également servir de base à des travaux futurs portant sur une meilleure quantification de l’impact climatique du carbone suie.

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