UHJ (Israël) – Europe : les particules ultrafines impactent gravement les tempêtes et le climat

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Une étude en Amazonie menée, entre autres, par des chercheurs et climatologues américains et israéliens, sur l’impact des particules ultrafines sur la formation des tempêtes, vient de montrer, pour la première fois, que les plus petites particules peuvent produire de graves tempêtes et influencer le temps et les cultures, de façon bien plus importante qu’on ne le pensait. Ces particules sont issues, entre autres, d’émissions d’activités humaines, des pollutions urbaine et industrielle, des incendies de forêt…

NDLR Israël Science Info : Cette étude a été financée dans le cadre de la base de données E-BACCHUS (agriculture et développement rural) de la Commission européenne. Des scientifiques d’Allemagne, d’Israël, des USA, de Chine et du Brésil ont participé à ces travaux.

Grâce des simulations informatiques sophistiquées, les scientifiques ont montré comment les particules ultrafines ont un énorme impact sur la formation des nuages de pluie. Bien que de petite taille, ces particules sont très nombreuses et servent de plateforme où s’agrègent les petites gouttelettes d’eau et où la vapeur d’eau se condense. Cette condensation accrue libère plus de chaleur, ce qui augmente la puissance des courants ascendants. Les courants ascendants entraînent une plus grande quantité d’air chaud dans les nuages, ce qui produit finalement plus de boulettes de glace et de neige, des éclairs et des pluies plus abondantes.

On savait que ces particules jouent un rôle important dans la formation du temps et du climat, mais cette nouvelle étude montre qu’elles peuvent créer d’énormes tempêtes qui, à leur tour, vont aggraver l’érosion des sols, le ruissellement et endommager les cultures.

Ces polluants minuscules ont longtemps été considérés comme trop petits pour avoir un impact sur la formation des pluies. Selon le directeur de l’étude, le Dr Jiwen Fan directeur du département Energie au Laboratoire National Pacific Northwest (PNNL, USA), “La présence de ces particules explique pourquoi certaines tempêtes deviennent si violentes et produisent tant de pluies. En zone chaude et humide, où les conditions atmosphériques sont d’ordinaire très propres, l’intrusion de très petites particules peut avoir un réel impact.” Le PNNL compte plus de 4300 scientifiques, ingénieurs et professionnels.

Cette étude a été menée en Amazonie, dans une zone vierge en grande partie intacte. Ce cadre a fourni aux scientifiques l’occasion rare d’étudier l’impact de la pollution de Manaus, une ville de 2 millions d’habitants en Amazonie, et de mettre en évidence les effets de la pollution humaine sur un environnement météorologique jusqu’alors vierge.

Des scientifiques, dont le deuxième auteur, le Pr Daniel Rosenfeld, de l’Institut des sciences de la Terre à l’Université Hébraïque de Jérusalem (Israël), ont étudié le rôle des particules ultrafines sur les orages. Alors que les plus grosses particules étaient connues pour grossir les orages, les scientifiques n’avaient pas observé – jusqu’à maintenant – que même les plus particules, comme celles produites par les voitures et l’industrie, pouvaient avoir le même effet. De plus, cette étude a révélé que les particules ultrafines pouvaient réactiver les nuages de pluie et augmenter les précipitations de façon plus importante que les plus grosses particules.

« Cette découverte montre que les humains ont probablement modifié la pluviométrie et le temps dans les régions tropicales fortement peuplées et les moussons d’été comme l’Inde, l’Asie du Sud-Est, l’Indonésie et même dans les USA du sud-est« , explique le Pr Rosenfeld. De manière significative, une averse plus lourde conduit souvent à l’érosion du sol et aux dommages aux cultures, affectant la vie et les moyens de subsistance des personnes vivant dans les zones touchées.

Publication dans Science le 26 janvier 2018

Traduction/adaptation Esther Amar pour Israël Science Info

A savoir : Les particules ultrafines (UFPs) ou PM0.1 sont de taille nanométrique, mille fois plus minces qu’un cheveu (moins de 0,1 μm). Elles sont si petites qu’elles se comportent comme des gaz. Elles sont bien plus petites que les classes de particules réglementées (PM10 et PM2.5) et suspectées d’avoir des effets graves sur la santé, car bien plus agressives à masse égale que les classes de particules plus importantes. Les particules ultrafines ne sont pas encore réglementées (Wikipedia).

[:en]Even the tiniest of particles from human emissions can fuel powerful storms and influence weather and crops much more than previously thought, according to a new research. The study focuses on the power of man-made emissions to grow rain clouds and intensify storms.  These particles, known as aerosols, come from urban and industrial air pollution, wildfires and other sources. While scientists have known that these particles play an important role in shaping weather and climate, the new study shows that even the smallest of man-made particles can have an outsize effect, creating more severe thunderstorms which in turn, may lead to soil erosion, runoff and damaged crops.

These tiny pollutants—less than one-thousandth of the width of a human hair – were long considered too small to have much impact on raindrop formation. However, according to lead-author Dr. Jiwen Fan of the Department of Energy’s Pacific Northwest National Laboratory, “We showed that the presence of these particles is one reason why some storms become so strong and produce so much rain. In a warm and humid area where atmospheric conditions are otherwise very clean, the intrusion of very small particles can make quite an impact.”

This study was conducted in the Amazon, a largely pristine, untouched area. This setting provided scientists the rare opportunity to study the impact of pollution from nearby Manaus, a city of 2 million people in the Amazon, and to pinpoint the effects of human pollution on a heretofore pristine weather environment.

Scientists, including second-author Professor Daniel Rosenfeld, of The Hebrew University of Jerusalem’s Institute of Earth Sciences, studied the role of ultrafine particles on thunderstorms.  While larger particles were known to enhance thunderstorms, scientists had not observed – until now – that even smaller particles, like those produced by vehicles and industry, could have the same effect. Further, this new study revealed that the ultrafine particles could invigorate rain clouds and increase rainfall in a much more powerful way than their larger counterparts.

« This groundbreaking research strongly suggests that mankind has likely altered the rainfall and weather in densely populated tropical and summer monsoon areas such as India, Southeast Asia, Indonesia, and even southeastern USA, » said Rosenfeld.  Significantly, this heavier downpour often leads to soil erosion and crop damage, affecting the lives and livelihoods of those living in the affected areas.

Through detailed computer simulations, the scientists showed how the smaller particles have a powerful impact on rain clouds. While small in size, these particles are large in number and serve as a platform upon which small water droplets congregate and excess water vapor condenses. This enhanced condensation releases more heat, which in turn cause updrafts to become more powerful. The updrafts cause more warm air to be pulled into the clouds, which ultimately produces more ice and snow pellets, lightning, and heavier rain in the regions.

The study, in which scientists from Israel, United States, China, Germany and Brazil participated, was funded by a grant from the BACCHUS European Commission.

Published in Science Jan. 26th 2018[:]