Les nuages se constituent à partir de particules dans l’atmosphère. Les événements météorologiques extrêmes — comme les inondations ou les tempêtes de neige — sont liés à la production de grandes quantités de glace dans les nébulosités. Flottant dans l’air, certaines particules biologiques, comme les pollens, les bactéries, les spores ou les matières végétales, sont particulièrement enclines à promouvoir la formation de glace à l’intérieur des nuages. A l’EPFL, des scientifiques du climat montrent que ces concentrations de particules fluctuent avec la hausse et la chute des températures. Les résultats sont publiés dans la revue Climate and Atmospheric Sciences du groupe Nature.
«Les particules biologiques sont très efficaces pour former de la glace dans les nuages, et cette glace est à l’origine de la plupart des précipitations sur notre planète, parce qu’elle tombe très rapidement du ciel. Les formations massives de glace sont aussi associées à des événements météorologiques extrêmes», explique Thanos (Athanasios) Nenes, du Laboratoire des processus atmosphériques et de leurs impacts à l’EPFL, qui a dirigé l’étude avec le chercheur postdoctorant Kunfeng Gao.
«Au vu de notre découverte, les modèles météorologiques et climatiques doivent impérativement tenir compte des particules biologiques, d’autant plus que l’on s’attend à en trouver en plus grandes quantités avec le réchauffement climatique». En effet, les modèles actuels ne considèrent pas les effets de ces particules, pas plus que leur nature cyclique. De fait, ils passent potentiellement à côté d’importants modulateurs des nuages et facteurs de précipitations dans leurs prévisions actuelles et futures.
Le mont Chelmós, un cas d’étude pour les régions alpines
L’étude considère des échantillons d’air et leur contenu biologique, prélevés au mont Chelmós, dans une région alpine en Grèce. A une altitude maximale de 2350 mètres, les sommets connaissent une couverture nuageuse fréquente pendant toute l’année et sont sujets à l’influence des émissions biologiques de la forêt alpine en contrebas. Pendant la journée, alors que les températures montent, les bois relâchent des pollens, bactéries, spores de champignons et matières végétales. Les émissions atteignent leur pic à midi, quand le Soleil est au zénith, et sont au plus bas pendant la nuit.
«Nous avons découvert que le nombre de particules susceptibles de former un noyau de glace est relatif à la quantité de particules biologiques, et que les deux montrent une périodicité diurne fortement corrélée. L’augmentation de particules biologiques peut contribuer à des formations nuageuses produisant ensuite des précipitations», conclut Kunfeng Gao.
Thanos Nenes a participé à la réunion de cadrage du GIEC en Malaisie, pour contribuer à la définition des chapitres et déterminer les contenus du septième rapport d’évaluation du groupe. «Nos résultats tombent à point », explique-t-il. Coordinateur scientifique du projet européen CleanCloud, il effectue en ce moment une seconde campagne au mont Chelmós, intitulée CHOPIN. Son équipe utilise davantage d’instruments afin d’identifier le type de particules biologiques présentes dans l’atmosphère qui induisent la formation de gouttelettes et de glaces dans les nuages. Avec une batterie complète de radars à nuages, de lidars aérosols, de drones, de ballons-sondes et d’échantillonnages directs de l’air (en présence ou non de nuages), les scientifiques caractérisent à un niveau de détails inédit la manière dont chaque particule biologique contribue à la formation nuageuse et lesquelles sont les plus efficaces dans ce processus. Le but : améliorer les prévisions météorologiques et climatiques.
« Les données que nous collectons ne serviront pas seulement à mieux comprendre les processus et à améliorer les modèles, mais aussi à optimiser ou développer de nouveaux algorithmes pour des satellites et des capteurs au sol, afin d’étudier les nuages et les aérosols. Avec le consortium CleanCloud, nous travaillerons en collaboration avec l’Agence spatiale européenne et les groupes CERTAINTY et AIRSENSE pour faire le meilleur usage possible du satellite EarthCare, récemment mis en orbite: Notre objectif est de comprendre l’impact des aérosols sur les nuages et les précipitations dans un monde post-carburants fossiles. »
Article Publication Date
5-May-2025