La collaboration CLOUD remet en question la compréhension actuelle de la formation de particules d'aérosol dans les régions polaires et marines

Les particules d’aérosols atmosphériques exercent un fort effet de refroidissement net sur le climat en rendant les nuages ​​plus brillants et plus étendus, réfléchissant davantage de lumière solaire vers l’espace. Cependant, la manière dont les particules d’aérosols se forment dans l’atmosphère reste mal comprise, notamment dans les régions polaires et marines.

À l’échelle mondiale, on pense que la principale formation de particules de vapeur est l’acide sulfurique, stabilisé par l’ammoniac. Cependant, comme l’ammoniac manque fréquemment dans les régions polaires et marines, les modèles sous-estiment généralement les particules d’aérosol dans ces régions.

Une nouvelle étude de la collaboration CLOUD remet désormais en question ce point de vue en montrant que les oxoacides iodés agissent en synergie avec l'acide sulfurique pour améliorer considérablement les taux de formation de particules.

Les nouvelles découvertes, décrites dans un article publié dans la revue Science, s'appuient sur des études CLOUD antérieures qui ont montré que les oxoacides d'iode forment rapidement des particules même en l'absence totale d'acide sulfurique. Les résultats impliquent que les modèles climatiques sous-estiment considérablement les taux de formation de particules d’aérosol dans les régions marines et polaires.

“Nos résultats montrent que les modèles climatiques doivent inclure les oxoacides iodés ainsi que l'acide sulfurique et d'autres vapeurs”, a déclaré Jasper Kirkby, porte-parole de CLOUD. “Cela est particulièrement important dans les régions polaires, qui sont très sensibles aux petits changements dans les particules d'aérosol et les nuages. Ici, les particules d'aérosol produisent en fait un effet de réchauffement en absorbant le rayonnement infrarouge autrement perdu dans l'espace et en le redirigeant vers la surface. “

L'expérience CLOUD étudie comment les particules d'aérosol se forment et se développent à partir de mélanges de vapeurs dans des conditions atmosphériques dans une grande chambre. Elle diffère des expériences précédentes à la fois par le maintien d’un niveau de contaminants ultra-faible et par son contrôle précis de tous les paramètres expérimentaux dans les conditions trouvées dans l’atmosphère réelle. Cela inclut l'utilisation d'un faisceau de particules du CERN pour simuler les ions formés par les rayons cosmiques galactiques à n'importe quelle altitude dans la troposphère.

Les nouveaux résultats CLOUD montrent que les oxoacides iodés augmentent considérablement le taux de formation de particules d’acide sulfurique. Aux concentrations d'oxoacide d'iode typiques des régions marines et polaires – entre 0,1 et 5 par rapport à celles de l'acide sulfurique – les mesures CLOUD montrent que le taux de formation de particules d'acide sulfurique est multiplié par 10 à 10 000 par rapport aux estimations précédentes. .

L'équipe CLOUD a découvert que cette augmentation est due à deux effets : premièrement, l'acide iodé remplace l'ammoniac pour stabiliser les particules d'acide sulfurique nouvellement formées contre l'évaporation et, deuxièmement, l'acide iodique facilite la formation d'amas d'acide sulfurique chargés. Grâce à la chimie quantique, la collaboration a confirmé la synergie entre les oxoacides d'iode et l'acide sulfurique, et calculé les taux de formation de particules qui concordent étroitement avec les mesures CLOUD.

“Les émissions mondiales d'iode marin ont triplé au cours des 70 dernières années en raison de l'amincissement de la glace marine et de l'augmentation des concentrations d'ozone, et cette tendance est susceptible de se poursuivre”, déclare Kirkby.

“L'augmentation résultante des particules d'aérosols marins et des nuages, suggérée par nos résultats, aura créé une rétroaction positive qui accélère la perte de glace de mer dans les régions polaires, tout en introduisant simultanément un effet de refroidissement aux latitudes inférieures. La prochaine génération de modèles climatiques il faut tenir compte des vapeurs d'iode.”