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Depuis que les humains ont utilisé le feu pour la première fois, nous émettons dans l'atmosphère des particules microscopiques appelées aérosols. Ces particules restent en suspension dans l’air et modifient la quantité de lumière solaire atteignant la surface de la Terre. Les nuages à basse altitude refroidissent efficacement la planète en réfléchissant la lumière du soleil dans l'espace et sont facilement exposés aux aérosols fabriqués par l'homme. De telles particules peuvent modifier la réflectance des nuages et le refroidissement associé en modifiant la taille des gouttelettes. ou la quantité d'eau dans les nuages. , Péage et al. fournir des preuves convaincantes que les aérosols fabriqués par l'homme entraînent une faible diminution moyenne de la teneur en eau des nuages par rapport aux nuages non pollués. Ce résultat constitue une contrainte importante pour l’effet de refroidissement global des émissions d’aérosols et réduit l’une des principales incertitudes de la science du climat.
La température moyenne mondiale de la Terre est régie par l’interaction de processus de réchauffement et de refroidissement concurrents. Depuis 1850, il y a eu un réchauffement net dû aux émissions de gaz à effet de serre provenant de l'activité humaine. Au cours de cette période, la température moyenne mondiale a augmenté de 0,9 ° C, bien que le réchauffement provoqué par les émissions de gaz à effet de serre ait été partiellement compensé par l’effet de refroidissement des émissions d’aérosols. Par conséquent, une quantification précise de ce refroidissement pourrait avoir de profondes répercussions sur les prévisions du climat futur.
Les nuages qui se forment en présence de fortes concentrations d’aérosols contiennent des gouttelettes plus petites et plus nombreuses que d’habitude (Fig. 1). Ces gouttelettes ont donc une grande surface totale permettant à la lumière du soleil de rebondir. Par conséquent, la réflectance des nuages pollués est supérieure à celle des nuages non pollués.. En raison des émissions d’aérosols du début du XXIe siècle, par opposition aux conditions préindustrielles, cette réflectance accrue génère un effet de refroidissement important sur le climat de la Terre..
Que la réflectance des nuages augmente ou diminue en fonction de la teneur en eau et dans quelle mesure est très incertain. Une teneur en eau supérieure dans les nuages pollués par rapport aux nuages non pollués pourrait améliorer l'effet net de refroidissement des émissions d'aérosols. Cette possibilité est suggérée par de nombreux modèles climatiques mondiaux. Certains scientifiques ont fait valoir que l'augmentation de la teneur en eau des nuages et l'effet de refroidissement associé aux aérosols pourraient être encore plus importants que ce que ces modèles indiquent.. En revanche, d’autres preuves suggèrent qu’il pourrait y avoir beaucoup moins d’eau dans les nuages pollués que dans les nuages non pollués, ce qui réduirait considérablement l’effet net de refroidissement..
Pour remédier à cette incertitude, Toll et ses collègues ont examiné les caractéristiques des nuages pollués appelées pistes de pollution (voir la Fig. 1 du document).). Ces caractéristiques ont été produites sous le vent de sources d’aérosols artificiels, telles que les centrales thermiques au charbon, les raffineries de pétrole, les fonderies, les villes, les navires et les feux de forêt. Comme les traces nuageuses qui se forment derrière les avions à haute altitude, ces traces de pollution dans les nuages bas sont visibles de l'espace. En conséquence, les régions nuageuses polluées et moins polluées peuvent être clairement distinguées. Les changements observés dans la taille des gouttelettes ou la teneur en eau des nuages peuvent donc être imputés sans équivoque aux variations des concentrations d'aérosols.
À l’aide de données satellitaires à haute résolution couvrant près de 15 ans et couvrant une quinzaine d’années, les auteurs ont construit une base de données sans précédent sur des milliers de pistes de ce type dans les zones climatiques de la Terre. Dans l'ensemble, ils ont constaté que la taille moyenne des gouttelettes était d'au moins 30% inférieure dans les nuages pollués par rapport aux nuages non pollués. Bien que les teneurs en eau des nuages aient varié, la teneur moyenne en eau était légèrement inférieure dans les nuages pollués par rapport aux non pollués (Fig. 1). Cette découverte suggère que l'effet des aérosols sur la teneur en eau des nuages réduit légèrement l'augmentation globale de la réflectance des nuages induite par les aérosols.
Péage et al. ont ensuite extrapolé leurs découvertes à tous les nuages de basse altitude de la Terre, en prenant en compte les changements globaux des émissions d’aérosols dues à l’activité humaine. Ils estiment que la diminution identifiée de la teneur en eau des nuages ne compense que 23% de l'effet net de refroidissement causé par la réduction de la taille des gouttelettes. Cependant, l'estimation précise reste incertaine. Bien que les auteurs aient échantillonné des milliers de traces de pollution, ces caractéristiques sont rares. Par exemple, il est extrêmement rare qu'un navire laisse une trace de pollution dans son sillage, et les probabilités de génération de traces pour les autres sources d’aérosols fabriqués par l’homme seront probablement aussi faibles. Cette rareté pose la question de savoir si les observations effectuées à l'aide de traces de pollution peuvent être généralisées à toutes les autres conditions dans lesquelles des traces de pollution ne sont pas vues.
Les situations hypothétiques les plus courantes dans lesquelles les traces de pollution ne sont pas identifiées sont les suivantes: lorsque les nuages sont déjà brillants, les aérosols ajoutés n'ont aucun impact sur la réflectance; et lorsque les propriétés des nuages varient rapidement en raison de changements d'humidité, de stabilité ou de vents horizontaux. La diminution de la teneur en eau des nuages induite par les aérosols pourrait donc être plus petite ou plus grande que celle estimée par les traces de pollution. Cependant, il n'y a aucune raison a priori pour que les nuages réagissent de manière fondamentalement différente dans des conditions où les traces de pollution ne sont pas observées. Les travaux de Toll et ses collègues suggèrent donc fortement que la sensibilité de la teneur en eau des nuages aux changements de concentration d'aérosols fabriqués par l'homme pourrait ne pas être exacte dans de nombreux modèles climatiques mondiaux actuels, et que des effets de refroidissement importants causés par des variations de la teneur en eau des nuages sont peu probables. .
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