Des éclats de glace dans les nuages ​​antarctiques permettent à plus d’énergie solaire d’atteindre la surface de la Terre

Les nuages ​​se présentent sous une myriade de formes, de tailles et de types, qui contrôlent leurs effets sur le climat. De nouvelles recherches menées par l’Université de Washington montrent que l’éclatement de gouttelettes liquides congelées pour former des éclats de glace à l’intérieur des nuages ​​​​de l’océan Austral affecte considérablement la capacité des nuages ​​​​à réfléchir la lumière du soleil vers l’espace.

L’article, publié le 4 mars dans la revue en libre accès Avances AGUmontre que l’inclusion de ce processus d’éclatement de la glace améliore la capacité des modèles mondiaux à haute résolution à simuler les nuages ​​au-dessus de l’océan Austral, et donc la capacité des modèles à simuler le climat de la Terre.

« Les nuages ​​​​bas de l’océan Austral ne doivent pas être traités comme des nuages ​​​​liquides », a déclaré l’auteur principal Rachel Atlas, doctorante en sciences atmosphériques à l’UW. « La formation de glace dans les nuages ​​​​bas de l’océan Austral a un effet substantiel sur les propriétés des nuages ​​et doit être prise en compte dans les modèles mondiaux. »

Les résultats montrent qu’il est important d’inclure le processus par lequel les particules glacées entrent en collision avec des gouttelettes d’eau surfondues, les faisant geler puis se briser, formant de nombreux autres éclats de glace. Cela rend les nuages ​​plus sombres ou diminue leur réflectance, permettant à plus de lumière solaire d’atteindre la surface de l’océan.

La différence entre inclure les détails de la formation de glace à l’intérieur des nuages ​​et ne pas les inclure était de 10 watts par mètre carré entre 45 degrés sud et 65 degrés sud en été, ce qui est assez d’énergie pour avoir un effet significatif sur la température.

L’étude a utilisé les observations d’une campagne de terrain de 2018 qui a survolé les nuages ​​​​de l’océan Austral, ainsi que les données du satellite CERES de la NASA et du satellite japonais Himawari-8.

La formation de glace réduit la réflectance des nuages ​​parce que les particules de glace se forment, grandissent et tombent du nuage très efficacement.

« Les cristaux de glace épuisent entièrement une grande partie du nuage plus fin, réduisant ainsi la couverture horizontale », a déclaré Atlas. « Les cristaux de glace épuisent également une partie du liquide dans les noyaux épais du nuage. Ainsi, les particules de glace réduisent à la fois la couverture nuageuse et assombrissent le nuage restant. »

En février, qui est l’été dans l’océan Austral, environ 90 % du ciel est couvert de nuages, et au moins 25 % de ces nuages ​​sont affectés par le type de formation de glace qui a fait l’objet de l’étude. La bonne répartition des nuages, en particulier dans les nouveaux modèles qui utilisent un espacement de grille plus petit pour inclure les nuages ​​et les tempêtes, est importante pour calculer la quantité de rayonnement solaire atteignant la Terre.

« L’océan Austral est un puits de chaleur mondial massif, mais sa capacité à prélever la chaleur de l’atmosphère dépend de la structure de la température de l’océan supérieur, qui est liée à la couverture nuageuse », a déclaré Atlas.

Les co-auteurs de l’étude sont Chris Bretherton, professeur émérite de sciences atmosphériques à l’UW, actuellement à l’Allen Institute for AI à Seattle; Marat Khairoutdinov de l’Université Stony Brook à New York ; et Peter Blossey, chercheur à l’UW en sciences de l’atmosphère.