La pollution perturbe les cycles de pluie en Amazonie


Lorsque nous parlons de processus naturels, en particulier atmosphériques, rien n’est trop petit pour ne pas être pertinent. Récemment, des chercheurs au Brésil et aux États-Unis ont découvert que les nanoparticules de pollution jouaient un rôle démesuré dans la formation et la perturbation des nuages, modifiant les cycles de pluie même dans les zones forestières vierges.

L’étude, publiée dans Avancées scientifiquesont montré que les aérosols artificiels de moins de 10 nanomètres, que l’on pensait auparavant trop petits pour agir comme noyaux de condensation des nuages ​​ou avoir une influence sur les processus climatiques, peuvent devenir climatiquement actifs lorsqu’ils gonflent en se dirigeant vers les couches supérieures de l’atmosphère terrestre.

L’équipe a utilisé un avion de recherche Gulfstream 1 du département américain de l’énergie pour voler à environ 5 kilomètres au-dessus de Manaus, au Brésil, une zone urbaine de 2 millions d’habitants entourée par la forêt amazonienne, les 13 et 17 mars 2014. Le plan était de trouver comment les interactions aérosols-nuages ​​se sont déroulées non seulement dans les zones urbaines, mais aussi dans les régions forestières relativement peu perturbées.

Un processus complexe

Paulo Artaxo, professeur à l’Université de São Paulo et co-auteur de l’étude, a expliqué que les noyaux de condensation des nuages ​​(CCN) sont de très petites particules qui forment des nuages ​​de pluie. Malgré leur échelle nanométrique, [CCN] doit atteindre une certaine taille minimale – au moins 60 ou 70 nanomètres – pour ajouter à la formation des nuages ​​», a-t-il déclaré.

Les composés organiques volatils (COV) d’origine naturelle (comme le limonène, émis par les forêts de conifères) ou de sources anthropiques (comme le benzène et le toluène, émis par la combustion de combustibles fossiles) peuvent s’accumuler sur d’autres particules, y compris les particules de pollution, formant des CCN.

En Amazonie, de forts vents de convection soufflent de la vapeur d’eau et d’autres gaz vers les couches supérieures de l’atmosphère. Il en va de même pour les nanoparticules de pollution, et le changement de température les fait gonfler. « À mesure que ces particules montent, la température baisse. A des températures plus basses, les COV se condensent à la surface de ces nanoparticules de pollution, les faisant gonfler. Lorsqu’ils atteignent au moins 70 nanomètres, ils peuvent aspirer de la vapeur d’eau et former une gouttelette nuageuse », a expliqué Artaxo.

Ce processus de gonflement des nanoparticules de pollution était pour la plupart inconnu jusqu’à présent. Daniel Rosenfeld, professeur à l’Université hébraïque de Jérusalem qui n’a pas participé à l’étude, a déclaré que le dépôt de COV sur les nanoparticules anthropiques est un amplificateur des processus de CCN d’origine humaine perturbant les cycles de pluie. “S’il n’y avait pas l’interaction entre les nanoparticules de pollution et les gaz naturels, ces types de CCN seraient moins abondants”, a-t-il déclaré.

L’oxydation et les nanoparticules anthropiques perturbent le cycle des pluies de deux manières principales, selon Artaxo. Dans le premier résultat, les processus peuvent conduire à de grandes quantités de gouttelettes plus légères formant des nuages ​​peu profonds, réduisant les quantités de précipitations. Dans le deuxième cas, les nanoparticules peuvent s’accumuler dans des CCN plus gros et former des cumulonimbus plus épais, provoquant une pluie plus intense.

Les données de recherche ont montré que les nuages ​​​​de pluie affectés par la pollution pendant la saison des pluies autour de Manaus avaient un diamètre de 10 à 40% plus petit et avaient jusqu’à 1 000% de gouttelettes de nuages ​​​​en plus.

Perspectives de recherche

“Vous ne pouvez définitivement plus séparer les environnements naturels des environnements perturbés.”

L’équipe de chercheurs a vu ce processus se dérouler à travers l’Amazonie, et Rosenfeld pense que les résultats peuvent être applicables aux milieux tropicaux n’importe où. « Vous ne pouvez définitivement plus séparer les environnements naturels des environnements perturbés. La chose intéressante à propos de Manaus est qu’il s’agit d’une île de perturbation anthropique entourée d’un cadre vierge, et c’est pourquoi la ville a été au centre de projets de cette nature », a-t-il déclaré.

Pour Rosenfeld, l’étude ouvre des voies de recherche très intéressantes et importantes mais ne tient pas compte des effets de la fumée des incendies de forêt. De tels incendies émettent leurs propres COV et oxydes d’azote. « Nous avons réalisé l’étude en dehors de la saison des incendies car nous voulions analyser l’impact des émissions urbaines à Manaus sur la formation des nuages. Cependant, le mécanisme que nous décrivons peut être utilisé pour étudier les zones de feux de forêt », a déclaré Artaxo.

L’objectif est désormais d’étudier les régions les plus élevées de l’atmosphère terrestre. Les plans actuels sont d’amener un avion à réaction de l’Institut Max Planck en Allemagne pour survoler environ 15 kilomètres au-dessus de Manaus en décembre 2022. “Nous voulons examiner, par exemple, ce qui contrôle le développement des cumulonimbus dans les vents forts que nous scie », a déclaré Artaxo.

—Meghie Rodrigues (@meghier), écrivain scientifique

Citation: Rodrigues, M. (2022), La pollution perturbe les cycles des pluies en Amazonie, éos, 103, https://doi.org/10.1029/2022EO220119. Publié le 4 mars 2022.
Texte © 2022. Les auteurs. CC BY-NC-ND 3.0
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