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Tout savoir sur les nuages mésosphériques

Crédits : Wikimedia Commons.

D’étranges nuages aux apparences de voile cosmique apparaissent parfois aux moyennes et hautes latitudes durant la saison estivale. On les appelle communément des nuages mésosphériques ou noctulescents. Comment ces mystérieux nuages se forment-ils ? Est-il vrai qu’on les aperçoit de plus en plus fréquemment ? Cet article vise à répondre à quelques-unes des nombreuses questions portant sur ces étranges formations.

Les nuages polaires mésosphériques, aussi appelés nuages noctulescents ou noctiluques, sont les nuages les plus élevés que l’on puisse observer dans l’atmosphère terrestre. Ils se forment entre 80 à 85 kilomètres d’altitude dans la mésosphère polaire d’été, la partie la plus froide de l’enveloppe gazeuse qui entoure notre planète. La très faible quantité de vapeur d’eau présente à ces altitudes du fait des températures excessivement basses se cristallise autour de petits grains de poussière d’origine météoritique, donnant naissance à cette sorte de voile onirique. On les retrouve aux moyennes et hautes latitudes l’été, lorsque le soleil est sous l’horizon et que ses rayons éclairent les nuages par-dessous. Enfin, ils présentent souvent un aspect ondulé, trahissant la présence d’ondes de gravité.

Les nuages mésosphériques, un marqueur du changement climatique ? 

Les premières observations recensées de ces objets météorologiques datent a priori de 1885, après l’éruption du Krakatoa qui a injecté d’importantes quantités de poussières et de vapeur d’eau dans la haute atmosphère. Depuis lors, ils sont de plus en plus fréquemment signalés, à tel point que les scientifiques se sont demandé s’il n’y avait pas un lien entre le changement climatique et l’occurrence des nuages mésosphériques. Et si leur apparition croissante était un indicateur visuel des changements qui affectent notre planète depuis plus d’un siècle ? Si l’on en croit les récents travaux, ces nuages sont en effet devenus de plus en plus visibles. Les chercheurs notent ainsi qu’ « ils existaient vraisemblablement des siècles plus tôt, mais [que] les chances de les observer à l’œil nu étaient extrêmement petites avant le vingtième siècle, alors que l’on peut désormais en voir plusieurs par saison ».

Schéma illustrant des nuages mésosphériques éclairés par un Soleil situé nettement sous l’horizon, expliquant pourquoi l’observateur encore dans la nuit (point rouge) les aperçoit illuminés et brillants. Crédits : Windy.com.

Une explication proposée au cours des dernières décennies est que le changement climatique augmente la formation de ces nuages via le refroidissement de la moyenne atmosphère. En effet, l’augmentation anthropique des gaz à effet de serre conduit à un piégeage plus efficace de chaleur dans la couche atmosphérique la plus basse. Cela induit un refroidissement des couches plus élevées comme la stratosphère ou la mésosphère. Toutefois, il est apparu que la baisse de la température conduisait au contraire à la formation de cristaux de glace plus nombreux et plus petits, ce qui les rend finalement moins visibles. De plus, le refroidissement est surtout présent en moyenne et basse mésosphère, mais n’est pas très marqué, voire absent, à l’altitude où se forment les cristaux (près de la mésopause). La réponse se trouverait en fait dans l’augmentation de la quantité de vapeur d’eau en mésosphère, rendant les cristaux plus gros et donc les nuages plus visibles.

La hausse du méthane à l’origine d’un excès de vapeur d’eau 

D’où cette vapeur d’eau provient-elle ? Il y a deux sources majeures : le transport naturel depuis la surface vers la haute atmosphère par la circulation atmosphérique et la destruction photochimique du méthane à haute altitude par le rayonnement solaire. Or depuis 1880, la concentration atmosphérique de méthane a fortement augmenté suite aux émissions anthropiques. Par conséquent, cela a induit une hausse de la teneur en vapeur d’eau de l’atmosphère moyenne d’environ 40 % sur la période étudiée. Or, les nuages noctiluques sont très sensibles à ces changements, avec une quantité de glace qui aurait plus que doublé entre 1871 et 2008. En résumé, ces manifestations atmosphériques sont désormais plus visibles qu’il y a un siècle, permettant aux habitants des moyennes et hautes latitudes d’en observer plusieurs fois chaque été. « Les nuages mésosphériques sont effectivement un indicateur à long terme du changement climatique […] », rapportent les chercheurs.