La p'tite pastille - Comme sur un nuage

Publié par astu 'sciences, le 19 janvier 2021   430

Xl episode 3

La p'tite pastille, le podcast d'Astusciences qui vous emmène sur nos évènements. Aujourd'hui, retrouvez le troisième article de notre série "La p'tite pastille" en collaboration avec l'Onde Porteuse : "Comme sur un nuage". Pour ce nouvel épisode, c'est à travers une interview réalisée avec Marie Monier, maître de conférence au laboratoire de météorologie physique de l'Université Clermont Auvergne, que nous allons découvrir les processus atmosphériques en présence des nuages.


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Bonjour Marie, présentez-vous ? En quoi consiste vos recherches ?

 Je suis maître de conférence au laboratoire de météorologie physique de l’Université Clermont Auvergne. Dans ce laboratoire, une quarantaine de personnes composent l’équipe permanente.  Notre travail se porte sur l’étude des processus atmosphériques en présence de nuages, la formation des nuages, ainsi que les précipitations qui vont avoir lieu. Notre domaine de travail s’étend jusqu’à l’étude des précurseurs de nuages que sont les particules d’aérosols des poussières en suspension, et les précurseurs des précurseurs que sont les gaz. À l’intérieur du nuage, nous cherchons à comprendre comment le nuage nettoie ses particules d’aérosols, ses poussières. 

Certaines études sont très spécifiques et originales. Pour donner un exemple, certains se questionnent sur la nature, ou comment les nuages interfèrent avec les micro-organismes présents dans l’atmosphère ? Comment captent-ils les bactéries ? Est-ce que dans l’eau nuageuse, ces micro-bactéries arrivent à survivre ? Nous cherchons à suivre le cycle de vie des nuages et de leurs précipitations et interactions avec la composition atmosphérique.

Existe-t-il différents types de nuages ? Certains sont-ils plus pluvieux que dautres ?

 Il existe effectivement différents types de nuages avec des différences de dynamique. Deux types de nuages sont répertoriés. Certains nuages possédant une forte expansion verticale avec des forts vents ascendants qui montent, des nuages de type cumulonimbus. Ce sont de grosses tours d’orages provoquant des éclairs, et qui sont des phénomènes très violents. Ce type de nuage est plus fréquemment étudié, soit sous des atmosphères tropicales, soit sous des orages à nos latitudes. 

Afin de les observer plus profondément, nous utilisons deux méthodes. La première est de monter dans le ciel avec des avions de recherche afin de sonder, en dessous du nuage, et de mesurer le nombre de gouttes et leurs tailles. La deuxième méthode, ce que je réalise, est d’étudier les processus théoriquement, comment cela se passe, comment une goutte monte. On travaille sur un logiciel numérique qui nous permet de modéliser les résultats et les observations, et dans lequel on rédige la physique de ce que l’on a compris.  A contrario des nuages de type cumulonimbus, certains nuages font très peu de pluie. Si un nuage ne pleut pas, il est moins étendu verticalement, moins noir, mais il va faire des grandes couches et empêcher la lumière du soleil d'arriver au sol. Il va, par la même occasion, empêcher les infrarouges émis par la Terre de quitter l'atmosphère, et comme ils ne pleuvent pas, ce sont des nuages à très longue durée de vue. Ils vont avoir un impact climatique important, puisqu'ils peuvent interférer dans les échanges d'énergie entre l'univers et la terre. L'objectif est donc de comprendre leur persistance et les caractéristiques radiatives. Ils sont observés dans des zones fragiles comme dans les grands pôles. Tout un pan du laboratoire est destiné à étudier ces nuages plutôt repérables en Arctique.


Pouvez-vous donner un impact concret de ces nuages sur un pays par exemple ?

Pour parler à grande échelle, pour l’instant, la grande incertitude est la réponse des nuages. Ils interagissent de deux façons antagonistes : c’est-à-dire qu’ils empêchent, à la fois, à la lumière du soleil d’arriver. Malheureusement, cela entraîne un refroidissement des températures aux sols et cela piège les infrarouges. En hiver, si la nuit a été nuageuse, il gèle beaucoup moins le lendemain que si le ciel avait été entièrement étoilé. 

On pense que les nuages bas refroidissent plus qu’ils ne réchauffent, et qu’à l’inverse, les nuages hauts, comme les cirus, réchauffent plus qu’ils ne refroidissent. Les différentes études que nous réalisons à Clermont-Ferrand ne sont pas centrées sur le climat mais sur le processus de celui-ci, à l’échelle du nuage et à l’échelle du local en cherchant à découvrir de quoi sont constitués ces nuages. Si ils possèdent une multitude de petites gouttes, ils vont être miroirs et mieux refroidir, mais si ils sont composés de grosses gouttes, ils refroidiront moins. Tout ce processus est mesuré à l’échelle microscopique.


Lactivité de lhomme influe telle la production des nuages ?

 Pour former une petite goutte, un noyau de condensation doit se créer, un support où l’eau va se condenser. L’homme, lui, de par son activité, émet énormément de poussières. S’il y a plus de supports, il y aura plus de quantité d’eau. Dans une atmosphère polluée, on va pouvoir apercevoir énormément de nuages composés de petites gouttes. Ces nuages, visuellement plus blancs, sont de meilleurs miroirs pour réfléchir la lumière du soleil et leur impact refroidissant est exacerbé. 

C’est assez connu et avéré depuis longtemps que l’activité humaine rend les nuages plus refroidissants. Sur Terre, nous ne manquons pas de poussières, nous en possédons même en excès pour former des gouttes, mais quelques poussières peuvent induire un cristal de glace. C’est un phénomène très rare. Généralement, avec ces poussières, le nuage entraîne des précipitations, son impact climatique est fini. Pour le moment nous n’avons pas l’entière connaissance de ces petites particules : est-ce que l’homme, de par son activité, change son nombre ?  Les détruit ? En rajoute ? On ne le sait pas, c’est l’actualité de la recherche.


Pourriez vous aller dans le détail ? En nous expliquant le principe de ces particules de glace ? Pourquoi sont-elles difficiles à prévoir, imprévisibles dans leur résultat ?

Ce qui est compliqué dans un cristal de glace, c’est que les particules d’eau sont très bien organisées, rangées, il y a une structure cristalline très précise avec des angles très précis entre les liaisons atomiques. C’est quelque chose d’assez complexe à faire et l’eau ne le fait pas spontanément, il faut un support, un substrat, qui va mimer cette structure cristalline de l’eau. L’eau va être leurrée en voyant ce substrat, pensant pouvoir s’y accrocher après formation. Elle reste naturellement liquide jusqu’à des températures de -35°C dans l’atmosphère car spontanément elle ne sait pas le faire et manque de particules. 

Par exemple, un de ces substrat, le iodure d’argent, n'est pas présent en grande quantité dans la nature, mais on peut les retrouver dans les fumigènes ou les feux d’artifices. C’est très polluant et ils sont parfois utilisés pour disperser les nuages. Le iodure d’argent est un très bon noyau glaciogène à petite échelle. 

Il y a eu une découverte très récente : les bactéries glaciogènes. Elles sont utilisées dans les canons à neige, les slowmax, ce sont des bactéries mortes et donc non toxiques. Certaines bactéries vivantes dans l’atmosphère, peuvent avoir ce rôle glaciogène si elles possèdent des propriétés morphologiques. Leurs formes miment très bien le cristal de glace, ce qui permet la glaciation.

Une dernière petite question, quel est votre rapport à la nature et aux nuages ?

 J’aime continuer à les regarder et à trouver des formes de licorne dedans. J’aperçois, de temps à autre, certaines formes que je sais, rares. J’essaye juste de ne pas trop intellectualiser les processus qu’il y a dedans.

Propos recueillis par l'Onde Porteuse 


Retrouvez la p’tite pastille, une pastille sonore accompagné d’un article pour en apprendre plus tous les mardis et les vendredis pendant un mois ! Les pastilles sonores ont été réalisées par l’onde porteuse : https://www.londeporteuse.fr/


Vendredi, la p’tite pastille vous emmène à Courts de Sciences et Guillaume Picard, doctorant en robotique au laboratoire de l'INRAE,  vous en dit plus sur la robotique dans la recherche agricole et la recherche environnementale.