Les nuages se forment sur les particules existantes dans l'atmosphère et les événements météorologiques extrêmes comme les inondations et les tempêtes de neige sont liées à la production de grandes quantités de glace dans les nuages.
Les particules biologiques comme le pollen, les bactéries, les spores et la matière végétale flottant dans l'air sont particulièrement bonnes pour favoriser la formation de glace dans les nuages, et les climatologues EPFL montrent que les concentrations de ces particules évoluent à mesure que les températures augmentent et diminuent. Les résultats sont publiés dans Climat du NPJ et sciences atmosphériques.
« Les particules biologiques sont très efficaces pour former de la glace dans les nuages, et la formation de glace est responsable de la plupart des précipitations que la planète reçoit dans le monde entier, car la glace tombe très rapidement du ciel. Une formation de glace intense est également associée à des conditions météorologiques extrêmes », explique Thanos (Athanasios) Nènes du Laboratoire d'EPFL de Processeur atmosphérique et de leurs impacts, qui ont mené l'étude avec la recherche postdoctorale postdoctorale.
« Compte tenu de nos résultats, les modèles météorologiques et climatiques doivent absolument prendre en compte les particules biologiques, d'autant plus que les particules biologiques devraient être présentes en plus grandes quantités dans l'atmosphère alors que le climat se réchauffe. »
En effet, les modèles météorologiques et climatiques actuels ne considèrent pas les effets des particules biologiques ni leur nature cyclique, ce qui signifie qu'ils manquent potentiellement des modulateurs importants des nuages et des moteurs de précipitation dans les prévisions climatiques actuelles et futures.
Mount Helmos, une étude de cas pour les régions alpines
L'étude prend en compte les échantillons d'air et leur contenu biologique collecté à Mount Helmos, une zone alpine située en Grèce. La montagne atteint une altitude de 2 350 m, a une couverture nuageuse fréquente tout au long de l'année et est influencée par les émissions biologiques de la forêt alpine ci-dessous.
Au fur et à mesure que les températures augmentent tout au long de la journée, le pollen, les bactéries, les spores fongiques et la matière végétale sont libérées de la forêt alpine, culminant à midi lorsque le soleil est à son plus haut niveau et atteint des bas pendant la nuit.
« Nous constatons que le nombre de particules qui peuvent nucléer la glace coïncide avec le nombre de dénombrements de particules biologiques et qu'ils montrent tous deux une périodicité diurne fortement corrélée, et l'augmentation des particules biologiques peut contribuer à la formation de nuages qui peut les faire précipiter », conclut le GAO.
Nenes, qui a participé à la réunion de cadrage du GIEC en Malaisie pour aider à définir les chapitres et à façonner le contenu du 7e rapport d'évaluation du GIEC, dit: « Le résultat vient avec un moment parfait. »
En tant que coordinateur scientifique du grand projet européen CleanCloud, NENES mène actuellement une deuxième campagne à Mount Helmos, appelé Chopin, qui bénéficie d'une instrumentation encore plus pour aider à identifier les types de particules biologiques présentes dans l'atmosphère qui induisent des gouttelettes de nuages et la formation de glace.
Une suite complète de radars nuageux, de lidars d'aérosols, d'UAV, de ballons attachés et d'échantillonnage direct de l'air (avec et sans nuages) est utilisé pour caractériser – avec des détails sans précédent – comment chaque particule biologique contribue à la formation des nuages, et celles les plus efficaces pour le faire, afin d'améliorer les prédictions météorologiques et climatiques.
NENES ajoute: « Les données collectées seront non seulement utilisées pour la compréhension des processus et l'amélioration du modèle, mais aussi pour améliorer ou développer de nouveaux algorithmes utilisés par les satellites et la télédétection au sol pour étudier les aérosols et les nuages.
« Nous et le CleanCloud Consortium dans son ensemble travaillerons avec l'Agence spatiale européenne et notre Sister Consortia certitude et Airsense pour aider à faire le meilleur usage du satellite Earthcare récemment lancé dans le but ultime de comprendre le rôle des aérosols sur les nuages et les précipitations dans un monde post-fossile. »
