Donnez de la poussière à la haute atmosphère, et elle fera des cirrus.

La cause exacte de la formation des cirrus, ces volutes de glace que l’on peut voir très haut dans le ciel, a longtemps été un mystère. Mais de nouvelles recherches, détaillées dans le numéro du 9 mai de la revue Science, montrent que les nuages se condensent et gèlent, ou se nucléent, sur des particules minérales et métalliques très spécifiques situées en altitude dans l’atmosphère. C’est ce qui rend les cirrus uniques : La plupart des autres nuages se forment principalement en se condensant sur des particules organiques, a déclaré l’auteur de l’étude, Dan Cziczo, chimiste de l’atmosphère au Massachusetts Institute of Technology.

Il est important de savoir comment ces nuages se forment, car ils peuvent couvrir jusqu’à 30 % de l’atmosphère terrestre à un moment donné, et avoir un effet important sur le climat, a déclaré Cziczo à OurAmazingPlanet.

Nuages et climat

En fait, les nuages ont environ 10 fois plus d’impact sur le climat que les émissions de gaz à effet de serre d’origine humaine, a déclaré Brian Toon, un chercheur de l’Université du Colorado à Boulder qui n’a pas participé à l’étude. « La plus grande incertitude dans la compréhension du changement climatique est la compréhension des nuages, car ils sont tellement plus importants », a-t-il dit.

La nouvelle étude montre cependant que les humains ont effectivement un impact sur la formation des cirrus (tout comme le changement climatique affecte la formation des nuages et vice versa, de manière peu comprise), en échantillonnant les cristaux de glace qui composent les nuages et en voyant sur quelles particules ils se sont formés. Bien que les particules minérales aient toujours trouvé leur chemin dans la haute atmosphère, où se trouvent les cirrus, l’homme a augmenté la quantité de poussière minérale qui y arrive en raison de changements dans l’utilisation des terres, comme la déforestation et l’aménagement du territoire, a expliqué M. Toon. M. Cziczo estime que la teneur en ces minéraux a augmenté d’environ 50 % depuis le début de l’industrialisation. Les particules métalliques sont également introduites par les humains lors de la combustion de combustibles fossiles et d’autres activités industrielles, a-t-il ajouté.

Mais comment cela affecte-t-il la quantité ou la taille des cirrus ? Il est trop tôt pour le dire, a dit M. Cziczo, mais les données de l’étude aideront à améliorer les modèles informatiques du changement climatique. Toon a déclaré que plus de particules minérales expulsées par les humains pourraient équivaloir à plus de cirrus, bien qu’il y ait beaucoup d’autres facteurs qui compliquent la situation.

On ne sait pas non plus comment les cirrus pourraient affecter le climat. En fonction de leur emplacement dans l’atmosphère, ils peuvent soit contribuer à refroidir la Terre, soit la réchauffer. Contrairement aux nuages d’eau liquide, qui refroidissent généralement la Terre en réfléchissant la lumière du soleil, les nuages de glace peuvent aider à la réchauffer en absorbant la chaleur réfléchie, a déclaré Toon.

L’homme aux particules

Les cirrus sont uniques en ce qu’ils sont constitués de cristaux de glace, alors que la plupart des autres nuages contiennent des gouttelettes condensées d’eau liquide. Lorsque la plupart des gens pensent aux nuages, ils imaginent ces nuages d’eau liquide, qui existent plus près de la surface de la Terre et sont responsables des tempêtes de pluie et d’autres phénomènes météorologiques, a déclaré Cziczo.

Comme tous les nuages, les nuages d’eau ont besoin de particules sur lesquelles se condenser. Des recherches récentes ont montré que ces nuages peuvent se former sur des microbes en suspension dans l’air, des sulfates (produits chimiques émis par les volcans et l’activité humaine) et d’autres matériaux organiques, a déclaré Cziczo. Cependant, comme le montre cette étude, les cirrus ont besoin de particules très spécifiques sur lesquelles ils peuvent se nucléer et geler.

Analyser les produits chimiques contenus dans les cristaux de glace de haute altitude n’est pas une tâche facile. Pour y parvenir, Cziczo et ses collègues se sont associés à la NASA pour utiliser deux de ses avions de recherche. Dans les airs, ils ont utilisé un dispositif appelé impacteur virtuel à contre-courant. Ce dispositif agit comme un sèche-cheveux, a expliqué Cziczo.

« L’entrée fait sortir le gaz par l’avant de l’avion. Cela arrête les petites particules que nous ne voulons pas échantillonner et ne laisse entrer que les gros cristaux de glace », a-t-il expliqué. « Vous pouvez imaginer que si vous laissez tomber une balle de ping-pong sur un sèche-cheveux, le flux d’air arrête la balle de ping-pong. Mais si vous laissez tomber une boule de bowling sur le sèche-cheveux, cela n’a aucun effet. Même chose pour les particules par rapport aux cristaux de glace. »

L’air chaud a ensuite fait fondre la glace, et les chercheurs ont analysé les particules à l’aide d’un spectromètre de masse qu’ils ont emporté avec eux dans l’avion, a précisé M. Cziczo.

Envoyez un courriel à Douglas Main ou suivez-le sur Twitter ou Google+. Suivez-nous sur @OAPlanet, Facebook ou Google+. Article original sur OurAmazingPlanet de LiveScience.

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