Pendant la saison des pluies dans la forêt amazonienne, de fortes précipitations se produisent fréquemment dans l’après-midi. Pour que les nuages et les précipitations se développent, de minuscules particules en suspension dans l’air, appelées noyaux de condensation des nuages, sont nécessaires pour que la vapeur d’eau se condense et forme des gouttelettes de nuage. Mais quelle est l’origine de ces noyaux de condensation ?
Une équipe internationale de chercheurs allemands, brésiliens, suédois et chinois vient de montrer que les précipitations provoquent régulièrement des rafales de nanoparticules qui peuvent se développer pour former des noyaux de condensation de nuages. Les scientifiques ont analysé des mesures exhaustives à long terme de particules d’aérosols, de gaz à l’état de traces et de données météorologiques provenant de l’Amazon Tall Tower Observatory (ATTO), qui est équipé d’instruments sophistiqués et de tours de mesure mesurant jusqu’à 325 m de haut.
L’observatoire est situé au milieu de la forêt amazonienne dans le nord du Brésil, à environ 150 kilomètres au nord-est de Manaus, et est exploité conjointement par des scientifiques allemands et brésiliens.
Luiz Machado, premier auteur de l’étude publiée dans la revue Nature Geoscience, explique : « Les précipitations éliminent les particules d’aérosols et introduisent l’ozone de l’atmosphère dans le couvert forestier. L’ozone peut oxyder les composés organiques volatils émis par les plantes, en particulier les terpènes, et les produits d’oxydation peuvent favoriser la formation de nouvelles particules, ce qui entraîne des poussées temporaires de nanoparticules. »
Les concentrations de nanoparticules sont les plus élevées juste au-dessus du couvert forestier
Les chercheurs ont découvert que les concentrations de nanoparticules sont les plus élevées juste au-dessus du couvert forestier et qu’elles diminuent avec l’altitude.
« Ce gradient persiste tout au long de la saison humide, ce qui indique une formation continue de particules dans la canopée et un flux ascendant de particules nouvellement formées qui peuvent croître en absorbant davantage de molécules peu volatiles et servir de noyaux de condensation de nuages », ajoute Christopher Pöhlker, co-auteur et chef du groupe de recherche à l’Institut Max Planck de Chimie.
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Parmi les molécules peu volatiles impliquées dans la formation et la croissance des nanoparticules naturelles dans l’atmosphère, on trouve des composés organiques contenant de l’oxygène et de l’azote qui se forment lors de l’oxydation de l’isoprène, des terpènes et d’autres composés organiques volatils, qui sont naturellement émis par les plantes et oxydés par l’ozone et les radicaux hydroxyles dans l’air.
Des études antérieures avaient détecté la formation de nouvelles particules dans l’écoulement des nuages convectifs dans la haute troposphère et suggéré un flux descendant plutôt qu’un flux ascendant de nanoparticules nouvellement formées.
« Nos résultats impliquent un changement de paradigme dans la compréhension scientifique des interactions entre la forêt tropicale, les aérosols, les nuages et les précipitations en Amazonie, qui sont importantes pour le climat régional et mondial », conclut Ulrich Pöschl, co-auteur et directeur de l’Institut Max Planck de chimie.
Article : « Frequent nanoparticle bursts in the Amazon rainforest » – DOI: 10.1038/s41561-024-01585-0
Légende illustration : Un front pluvieux s’approche de la station de recherche ATTO dans la forêt amazonienne. © Sebastian Brill, MPIC
