Les composés iodés accélèrent la formation des nuages au-dessus des océans et des pôles
Deux nouveaux mécanismes chimiques à l’origine de la formation des nuages ont été découverts lors d’expériences au Cern. Les mécanismes, qui impliquent l’interaction des vapeurs d’oxoacide d’iode et d’acide sulfurique pour nucléer les gouttelettes d’eau, fournissent de nouvelles informations sur la formation des nuages au-dessus des océans et dans les régions polaires et contribueront à améliorer la précision d’importants modèles de changement climatique.
La couverture nuageuse affecte la température à la fois en réfléchissant la chaleur entrante dans l’espace et en empêchant la chaleur sortante de s’échapper ; elle constitue donc un facteur important dans les modèles climatiques. Avant que la vapeur d’eau puisse se condenser en une gouttelette aérosolisée, elle a besoin d’une graine. Mais la complexité des diverses réactions chimiques couplées impliquées dans ce processus oblige les climatologues à effectuer des simulations considérablement simplifiées, explique le spécialiste de l’atmosphère Xu-Cheng He, actuellement chercheur invité à l’Université de Cambridge au Royaume-Uni. «Ils peuvent simplement utiliser quelques réactions pour décrire les précurseurs des aérosols», note-t-il. En particulier, les modèles se concentrent généralement sur l’acide sulfurique.
Pour expliquer les taux de formation observés, l’acide sulfurique nécessite un stabilisant. Dans les zones urbaines, il s’agit généralement d’ammoniac. Mais dans des environnements vierges, comme l’océan, l’ammoniac est beaucoup plus rare, ce qui rend difficile la modélisation de la formation des nuages. Ceci est particulièrement problématique dans la mesure où les nuages marins sont les plus importants pour le bilan radiatif de la Terre. «Vue de l’espace, l’eau est littéralement sombre, elle peut donc absorber davantage de rayonnement solaire, alors que si vous avez une couverture blanche de nuages, ils réfléchissent une grande partie du rayonnement entrant vers l’espace», explique He.
Lors d’expériences menées dans la chambre Cloud (Cosmics Leaving Outdoor Droplets) du Cern en 2021, lui et ses collègues ont découvert que l’acide iodique et l’acide iodeux pouvaient nucléer des particules d’aérosol. à des taux comparables à l’acide sulfurique dans des conditions marines immaculées. Dans cette nouvelle recherche, ils montrent que les deux mécanismes de nucléation ne sont pas complètement indépendants. Dans des conditions ionisées dans l’atmosphère, l’acide iodique peut améliorer la nucléation de l’acide sulfurique induite par les ions. Plus étrangement, l’acide iodé peut se substituer à l’ammoniac et se comporter comme une base, acceptant un proton de l’acide sulfurique pour former un dimère neutre. En fait, c’est un substitut beaucoup plus efficace : moins d’une partie par billion en volume d’acide iodé donne le même taux que 500 parties par billion d’ammoniac.
Les implications globales de la recherche sont très incertaines, dit He. Les niveaux d’acide sulfurique dans l’atmosphère ont diminué grâce à des contrôles accrus de la pollution, tandis que les émissions d’iode ont triplé depuis les années 1950 et continuent d’augmenter pour de nombreuses raisons, notamment l’augmentation des concentrations d’ozone et l’amincissement de la glace arctique. Des recherches plus approfondies nécessiteront donc des recherches sur le terrain et une modélisation du système terrestre global, même s’il spécule que « récemment, le fait que le contrôle de la pollution de l’air dans les villes va réchauffer le climat parce qu’il entraînera une concentration moindre d’acide sulfurique est devenu un sujet brûlant… Je pense que cela devrait être le cas. être partiellement révisé.
Hamish Gordon, de l’Université Carnegie Mellon de Pittsburgh, aux États-Unis, estime que cette recherche constitue « une découverte potentiellement très importante ». Il affirme que le rôle des espèces iodées dans la chimie des aérosols n’est pas bien compris, le ou les mécanismes atmosphériques par lesquels l’acide iodé est produit étant incertains. « Il s’agit d’un résultat impressionnant, car généralement l’espèce à plus faible concentration dans ce type de systèmes de nucléation est l’acide sulfurique, et mesurer les concentrations d’acide sulfurique est déjà assez difficile. Il est donc plutôt judicieux de mesurer les concentrations d’espèces importantes à des concentrations encore plus faibles », dit-il. . « Il y aura beaucoup de travaux intéressants pour déterminer où l’acide iodé pourrait être important et où il est peu probable qu’il soit produit, même aux concentrations très faibles nécessaires à la fabrication de particules. »
