Des recherches révèlent que des bactéries marines et des rivières atmosphériques peuvent contribuer à la formation de nuages ​​​​de glace

Comprendre la formation des nuages ​​dans les régions polaires est essentiel pour discerner l’influence du rayonnement solaire sur les calottes glaciaires polaires. Les modèles numériques existants ont cependant du mal à reproduire avec précision les nuages ​​de glace. Aujourd’hui, à l’aide d’observations réelles et de données climatiques, des chercheurs japonais ont découvert que les bioaérosols marins transportés par des courants d’air chaud et chargé d’humidité provenant de latitudes plus élevées contribuent à la formation de nuages ​​de glace au-dessus des hautes latitudes de l’océan Austral.

Les nuages, constitués de minuscules gouttelettes d'eau, de particules de glace ou d'un mélange des deux, sont des composants dynamiques du système climatique de notre planète. Ils jouent un rôle important dans la régulation de la quantité de lumière solaire absorbée ou réfléchie au sommet de leurs nuages. Selon leur composition, les nuages ​​se forment à différentes altitudes et exercent des effets variables sur le climat. Comprendre la formation des nuages ​​dans les régions polaires vulnérables au changement climatique est particulièrement vital. Il nous fournira des informations clés pour ensuite étudier leur impact sur les calottes glaciaires.

Bien que les modèles numériques aient considérablement amélioré notre capacité à simuler la formation des nuages, ils ne rendent pas compte avec précision de la manière dont les particules d’aérosol, qui servent de points de départ à la formation de cristaux de glace dans les nuages, influencent le processus de formation des nuages ​​de glace. Ces biais peuvent conduire à des erreurs dans la manière dont ces modèles prédisent le comportement des nuages ​​de glace dans l’atmosphère.

Pour améliorer la précision des modèles numériques dans la représentation de la formation des nuages, le professeur adjoint Kazutoshi Sato et Jun Inoue, tous deux de l'Institut national de recherche polaire du Japon, se sont tournés vers les observations du monde réel et les données satellitaires et climatiques pour découvrir les mécanismes derrière les nuages ​​​​de glace. formation dans l’océan Austral due aux bioaérosols émis par les océans.

“Développer les connaissances sur la formation des nuages ​​de glace associée aux bioaérosols marins pourrait contribuer à améliorer les performances de la phase nuageuse dans les modèles numériques”, explique le Dr Inoue. Leurs découvertes ont été récemment publiées dans la revue Lettres de recherche géophysique.

Tout a commencé par une expédition dans l’océan Austral entourant l’Antarctique entre novembre 2022 et mars 2023. Sur place, les chercheurs ont observé la formation de nuages ​​​​de glace dans la moyenne troposphère à des températures supérieures à –10°C. Simultanément, ils ont remarqué des nuages ​​d’eau liquide dans la haute troposphère à des températures inférieures à –20°C. En règle générale, les nuages ​​​​de glace se forment à des températures plus froides. Les chercheurs souhaitaient donc comprendre pourquoi ces nuages ​​​​de glace apparaissaient à des températures plus douces.

À l’aide d’une analyse de trajectoire inverse, ils ont suivi un courant d’air chaud et humide provenant d’Afrique australe. Ensuite, à l’aide de données satellitaires, les chercheurs ont découvert que la masse d’air rencontrait des régions à forte concentration de chlorophylle-a, un pigment associé au phytoplancton, lorsqu’elle traversait l’océan Austral aux latitudes moyennes. Ils ont également constaté que la quantité de sulfure de diméthyle (DMS) dans l’air était plus élevée dans les régions où il y avait des vagues puissantes et intenses dans l’eau.

Pourquoi la présence du DMS est-elle remarquable ici ?

Composé soufré souvent lié à l’activité du phytoplancton, le DMS est reconnu pour son rôle de noyau dans la formation des nuages ​​d’eau liquide. Sa présence dans l’atmosphère sert également d’indicateur de bactéries marines. Ces bactéries peuvent être rejetées dans l’atmosphère en raison des embruns marins générés par les fortes vagues. Selon les chercheurs, les bactéries marines présentes dans ce courant d'air chaud et humide provenant de l'océan Austral aux latitudes moyennes agissent comme des particules de nucléation de la glace, contribuant ainsi à la formation de nuages ​​​​de glace à des températures plus élevées que prévu dans les zones de haute latitude de l'océan. Océan Austral.

“À l'aide d'une sonde capteur de particules nuageuses, nous avons détecté des nuages ​​de glace à haute latitude, à des températures supérieures à −10°C, à proximité d'un courant d'air chaud et humide venant des latitudes moyennes. Ces cours d'eau sont souvent appelés rivières atmosphériques ( AR)”, explique le Dr Sato.

“L'AR a reçu des bioaérosols marins provenant de l'océan des latitudes moyennes dans des conditions de vagues élevées. Ces bioaérosols ont atteint la couche de formation des nuages ​​​​de glace. Nos observations suggèrent que ces bioaérosols marins, qui ont voyagé via l'AR, contribuent à la formation des nuages ​​​​de glace dans des conditions relativement élevées. conditions de température.”

Les modèles climatiques ont rencontré des difficultés pour simuler avec précision la formation de nuages ​​​​de glace dans des conditions de températures plus élevées. Les résultats de cette étude expérimentale pourraient permettre une modélisation numérique plus précise des conditions climatiques, notamment dans les zones polaires vulnérables.