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Les poussières désertiques jouent un rôle inattendu dans la formation des cirrus

Crédits : CIRES / University of Colorado.

Les données récoltées lors de la campagne scientifique ATom (Atmospheric Tomography mission) ont mis en lumière le rôle majeur joué par les poussières désertiques dans la formation des cirrus, ces nuages pour le moins familiers. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Geoscience le 24 février dernier.

Pendant trois ans, de 2016 à 2018, un avion de recherche de la NASA a effectué plusieurs tours du monde dans le but d’échantillonner le contenu de l’air en poussières désertiques. Équipé d’un spectromètre de masse capable d’évaluer la composition chimique des particules, le DC-8 a sondé l’atmosphère sur toute son épaisseur, en portant une attention particulière aux régions océaniques.

Cette mission scientifique sans précédent a apporté des résultats majeurs qui n’ont pas manqué de surprendre. On le sait depuis longtemps, la formation des cirrus nécessite la présence de particules microscopiques jouant le rôle de graines autour desquelles les cristaux vont pouvoir se former. On notera que ces noyaux glaciogènes ont la particularité d’avoir une structure analogue à celle de la glace.

Un rôle majeur des poussières désertiques dans la formation des cirrus…

Les données récoltées ont révélé que 34 % à 71 % des cirrus observés en dehors des tropiques étaient initiés par des poussières issues du désert. Si l’on s’en tient à l’hémisphère nord, ce chiffre atteint même les 75 % à 93 %. « Peut-être encore plus surprenant, nous avons constaté que si le désert du Sahara est de loin le plus grand émetteur de poussière au monde, les déserts d’Asie centrale sont souvent des sources plus importantes de formation des cirrus », ajoute Karl D. Froyd, auteur principal de l’étude.

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Masse de poussières désertiques mesurée par l’avion de recherche (points et lignes discontinues) selon la latitude (axe horizontal) et l’altitude (axe vertical) dans le bassin pacifique (a) et atlantique (b). En fond, la simulation d’un modèle contraint par les observations. Crédits : Karl D. Froyd & coll. 2022.

En incorporant ces nombreuses observations à un modèle de transport atmosphérique et de chimie nuageuse, les scientifiques ont découvert que la quantité totale de poussière émise dans l’atmosphère n’était pas l’élément le plus déterminant dans la formation des cirrus. En effet, pour permettre la nucléation des cristaux de glace, les particules doivent d’abord être transportées à haute altitude.

Or, contrairement au Sahara, l’Asie accueille des mouvements convectifs profonds et généralisés lors de la mousson d’été. Ces derniers organisent un transport de poussière particulièrement efficace depuis la surface vers les hautes couches de l’atmosphère, expliquant la contribution disproportionnée des déserts d’Asie centrale à la formation des cirrus dans le monde.

… qui leur octroie une importante voie d’action sur le climat global

Ces découvertes ont des implications climatiques substantielles. Et pour cause, ce type de nuage piège le rayonnement infrarouge émis par la Terre et tend donc à la rendre plus chaude, toutes choses égales par ailleurs. La prise en compte des poussières désertiques et de leur interaction avec les cirrus dans la nouvelle génération de modèles climatiques se présente de fait comme une étape future essentielle.

« Avec le changement climatique, les déserts évoluent dans le monde entier et les émissions de poussière changent avec eux », relate le chercheur. « Ces résultats sont un message percutant à la communauté scientifique des aérosols et des nuages, nous devons améliorer notre traitement de la formation des poussières et des nuages dans les modèles climatiques pour prédire plus précisément le climat actuel et futur ».