La poussière atmosphérique ultrafine provenant des gaz d’échappement des combustibles fossiles pourrait provoquer des conditions météorologiques extrêmes

Fortes précipitations ou sécheresse extrême : la fréquence des phénomènes météorologiques extrêmes augmente dans le monde. Les modèles climatiques existants, cependant, ne montrent pas adéquatement leur dynamique. Des chercheurs de l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) supposent que les particules ultrafines dans l’atmosphère ont un impact significatif sur la physique des nuages ​​et, par conséquent, sur la météo. Leurs mesures aériennes confirment une augmentation des émissions de particules malgré une diminution de la concentration de poussières fines grossières et attribuent cela à la combustion de combustibles fossiles dans les systèmes d’épuration des gaz d’échappement. Leurs résultats sont publiés dans Rapports scientifiques.

Selon les derniers rapports du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat, le GIEC pour faire court, les phénomènes météorologiques extrêmes, tels que les sécheresses et les fortes précipitations, vont augmenter à l’avenir. « Jusqu’à présent, les chercheurs sur le climat ont attribué ces changements à une concentration croissante de dioxyde de carbone et à la plus grande capacité de vapeur d’eau d’une atmosphère plus chaude », explique le Dr Wolfgang Junkermann de la division de recherche sur l’environnement atmosphérique de l’Institut de recherche météorologique et climatique du KIT (IMK- IFU), Campus Alpine du KIT à Garmisch-Partenkirchen. Comme le dioxyde de carbone est distribué de manière homogène dans l’espace en raison de sa longévité, il n’explique cependant pas suffisamment la variabilité de la distribution et de l’occurrence des événements météorologiques extrêmes sans tenir compte du cycle hydrologique, ajoute-t-il.

En collaboration avec le chercheur sur le climat, le professeur Jorg Hacker de l’institut de recherche indépendant Airborne Research Australia (ARA), Junkermann affirme que les particules ultrafines de quelques nanomètres à 100 nanomètres sont produites par la combustion de combustibles fossiles et contribuent de manière significative aux événements météorologiques extrêmes, car ils agissent comme des noyaux de condensation et ont un impact régional à court terme sur la physique des nuages.

« Avec les modèles de formation de nuages ​​conventionnels, nous pouvons montrer que l’augmentation des particules ultrafines entraîne la formation de gouttelettes également particulièrement fines », explique Junkermann. « En conséquence, l’eau reste beaucoup plus longtemps dans l’atmosphère, la pluie est initialement supprimée et un réservoir d’énergie supplémentaire se développe dans la troposphère moyenne, ce qui favorise les précipitations extrêmes. Cela peut se produire à des centaines de kilomètres. Une distribution hétérogène de la pollution par les nanoparticules pourrait expliquer les grandes différences régionales des événements météorologiques extrêmes. »

Nanoparticules issues de l’épuration moderne des gaz d’échappement

Jusqu’à présent, l’impact des particules ultrafines sur la formation des nuages ​​ne peut être observé directement que dans de très rares cas. Pour cette raison, les chercheurs ont utilisé des données sur la quantité et la répartition des poussières ultrafines dans l’atmosphère terrestre et sur les changements du cycle hydrologique. Ils ont découvert que dans de nombreuses régions de la Terre, une augmentation du nombre de particules est corrélée aux changements régionaux des régimes de précipitations.

« Au-dessus de la mer Méditerranée, par exemple, la concentration de particules a été multipliée par 25 depuis les années 1970 », explique Junkermann. « Dans la même période, de fortes variations de précipitations peuvent être observées avec une diminution des précipitations régulières et une augmentation de la sécheresse et des événements extrêmes. »

Des modèles similaires sont rencontrés en Australie et en Mongolie. Cette découverte est basée sur des mesures approfondies avec de petits avions qui ont produit ce qui est probablement le plus grand ensemble de données de ce type sur une période de 20 ans. Les données couvrent des émissions historiquement reconstituables et des changements climatiques régionaux bien documentés dans des régions d’Asie, d’Amérique centrale, d’Europe et d’Australie.

Ces données confirment une augmentation extrême des émissions de particules depuis les années 1970. « À certains endroits, nous avons trouvé jusqu’à 150 000 particules/cm³ contre environ 1 000 particules il y a 40 ans », explique Junkermann. « Ces concentrations extrêmes ont été attribuées aux centrales électriques, aux raffineries ou au trafic maritime et souvent et en particulier aux grandes usines d’incinération dotées de la dernière technologie de gaz d’échappement. »

Depuis les années 1990, l’ammoniac est utilisé pour empêcher la formation d’oxydes d’azote (NOx) dans les gaz d’échappement des installations industrielles. Les chercheurs ont associé cela à l’émission de nombreuses nanoparticules dans l’atmosphère.

Dans leur article, les scientifiques appellent à reconsidérer la concentration croissante de poussières ultrafines dans l’atmosphère pour les scénarios de recherche sur le climat. Les calculs utilisés jusqu’à présent étaient basés sur les valeurs de poussière des scénarios d’émissions du début du siècle. « Les données mises à jour amélioreront considérablement la modélisation du cycle hydrologique, des changements de précipitations et des événements météorologiques extrêmes », a déclaré Junkermann.