Les aérosols : leur rôle dans la formation des nuages

7 août 2019

La deuxième partie de notre série de blogs sur les aérosols s’intéresse aux nuages. Comment se forment les gouttes d’eau et les cristaux de glace et quel rôle jouent les aérosols dans la formation des nuages ?

Les nuages sont formés de gouttes d’eau ou de cristaux de glace en suspension dans l’air. (Photo : Andrew Ruiz, www.unsplash.com
Les nuages sont formés de gouttes d’eau ou de cristaux de glace en suspension dans l’air. (Photo : Andrew Ruiz, www.unsplash.com

La formation des nuages

L’atmosphère contient de la vapeur d’eau, c’est-à-dire de l’eau sous forme gazeuse. Lorsque l’air est saturé, la vapeur d’eau se condense en gouttelettes, c’est-à-dire de l’eau sous forme liquide. Les molécules d’eau (H2O) nécessitent cependant un noyau de condensation pour s’assembler en gouttes. Si dans nos maisons ou nos voitures, la surface des fenêtres permet à l’eau de se condenser, c’est la surface des aérosols qui sert de catalyseur dans l’atmosphère.Ainsi, à l’origine de chaque goutte de pluie, de chaque cristal de neige ou de glace, il y a un aérosol. La photo ci-dessus montre qu’une source locale d’aérosol (un feu) devient visible par la formation d’un nuage lorsque l’air est proche de la saturation en vapeur d’eau.

Affichage aggrandi: Formation d’un nuage initié par les fumées d’un feu sur l’île de Pico, aux Açores, le 10 avril 2015 (photo :  D. Ruffieux).
Formation d’un nuage initié par les fumées d’un feu sur l’île de Pico, aux Açores, le 10 avril 2015 (photo : D. Ruffieux).

L’efficacité des aérosols à être actifs comme noyaux de condensation diffère selon les classes d’aérosol. Les suies ne contribuent que faiblement à la formation des nuages, alors que les aérosols hygroscopiques tels que les sels marins ou les composés contenant du sulfate favorisent la condensation de l’eau. En général, plus un aérosol est grand, plus il contribue à la formation des gouttes d’eau.

Les nuages de glace

Suivant la température de l’air, les nuages sont constitués de gouttes d’eau ou de cristaux de glace. L’eau pure ne gèle qu’à des températures inférieures à -36°C. Certains aérosols comme les résidus de végétaux ou les poussières minérales sont particulièrement actifs comme noyaux de condensation de la glace, appelés alors des noyaux de glaciation, et permettent la formation de nuage de glace à une plus haute température (entre 0°C et -35°C). Certaines bactéries actives sur les plantes (par exemple le pseudomonas syringae ou le erwinia herbicola) se protègent du froid en créant une couche de glace autour d’elles. Ces bactéries inoffensives pour l’homme sont présentes de manière naturelle dans l’atmosphère et ont un fort pouvoir d’action comme noyau de glaciation. Elles sont parfois aussi utilisées pour augmenter l’efficacité des canons à neige.

Les précipitations

Une fois les fines gouttelettes d’eau formées, elles atteignent un poids suffisant pour pouvoir précipiter par condensation, par coalescence (amalgame de deux ou de plusieurs gouttelettes), par agrégation ou par l’effet de Bergeron. Ce phénomène moins connu se produit dans les mélanges de glace et d’eau : la pression de saturation de la glace étant plus petite que celle de l’eau, les molécules d’eau sous forme liquide se vaporisent pour se condenser sur les cristaux de glace. Ces divers phénomènes permettent aux particules des nuages d’atteindre un poids suffisant et de précipiter sous forme de pluie ou de neige, selon la température.

 

Liens

Les aérosols : une composante atmosphérique peu connue 

Les aérosols et le climat

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