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Dans l’océan Austral, les nuages de glace se forment à des températures étonnamment élevées

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Crédits : Wikimedia Commons.

Une étude récente portant sur la formation des nuages de glace au-dessus de l’océan Austral a mis en lumière la relation complexe qui lie la couverture nuageuse aux aérosols marins. Les résultats publiés dans la revue Geophysical Research Letters le 15 novembre dernier permettent notamment de comprendre pourquoi ceux-ci surviennent à des températures anormalement élevées dans cette région du monde.

Un des phénomènes naturels les moins bien maîtrisés par les modèles de climat est sans nul doute les nuages. Depuis toujours, ces amoncellements de gouttelettes d’eau et de cristaux de glace pourtant si familiers posent d’immenses défis à la communauté scientifique. Bêtes noires des modélisateurs, ils continuent d’être la principale cause d’incertitudes dans les projections climatiques.

Une modélisation qui progresse à petits pas

Les modèles utilisés ne permettent pas encore de résoudre les échelles spatiales les plus fines nécessaires à une bonne représentation de la physique nuageuse. Faute de mieux, des représentations simplifiées sont donc utilisées. En outre, la diversité des mécanismes par lesquels les nuages influent sur le climat amène un spectre d’effets concurrents dont la résultante est loin d’être triviale.

Pour ces raisons, si des progrès ont bien eu lieu depuis la parution du premier rapport du GIEC en 1990, ils se manifestent à un rythme relativement lent. Dans ce contexte, un groupe de chercheurs s’est récemment intéressé aux processus qui influencent la couverture nuageuse au-dessus de l’océan Austral, une région où existe un écart particulièrement important entre les observations et ce que simulent les modèles.

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Représentation des mécanismes principaux mis en évidence dans le cadre de la présente étude. Crédits : Kitami Institute of Technology and National Institute of Polar Research.

Rappelons que pour se former, les gouttelettes et les cristaux de glace ont besoin de germes microscopiques que l’on appelle aérosols et sur lesquels va s’initier la condensation. Au-dessus des eaux tumultueuses qui entourent l’Antarctique, une partie entre dans l’atmosphère grâce aux embruns marins. Toutefois, ce flux est modulé de façon complexe par les vents et l’extension des glaces de mer, ce qui peut influencer à son tour la couverture nuageuse.

Océan Austral : des nuages de glace étonnamment chauds

En utilisant les données satellitaires du projet CALIPSO, les scientifiques ont étudié la façon dont les nuages interagissaient avec l’océan et la banquise, et comment leur composition en était affectée. En outre, ils ont pris soin de repérer les efflorescences de phytoplancton connues pour être une importante source de bioaérosols.

Leurs résultats montrent qu’il existe une variation saisonnière notable dans le mode de formation des nuages composés de cristaux de glace. Par ailleurs, en été comme en hiver, leur température est bien supérieure à celle où se forme habituellement ce type de nuages. Les données révèlent par exemple qu’en saison chaude, ils se présentent fréquemment à des températures comprises entre -7,5 °C et 0 °C. Par conséquent, une large partie de la couverture nuageuse autour de l’Antarctique en est constituée.

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Crédits : Wikimedia Commons.

Selon les chercheurs, ce sont les aérosols glaçogènes émis en été par le phytoplancton, et en hiver par les polynies et les eaux périantarctiques qui facilitent grandement la formation de cristaux de glace, et donc leur présence à des températures anormalement élevées. « En clarifiant la relation entre les nuages de glace et les aérosols marins, notre étude contribuera à réduire les erreurs dues aux biais nuageux dans les modèles climatiques », indique Jun Inoue, coauteur de l’étude.

Les modèles de climat tendent en effet à surestimer la fraction de nuages de glace au-dessus de l’océan Austral, un biais bien connu, mais qui restait jusqu’à présent complexe à résoudre. « Ces résultats suggèrent que les aérosols océaniques contribuent à la formation des nuages ​​de glace à des températures plus élevées en été et en hiver », note l’étude dans son résumé.