Combien de temps les particules de noir de carbone restent-elles dans l’atmosphère ?

Black Carbon Particles Atmosphere
Atmosphère de particules de carbone noir

Les particules de noir de carbone se répandent dans notre atmosphère, produites par la combustion de carburants ou de procédés industriels. Crédit : Studio de visualisation scientifique du Goddard Space Flight Center de la NASA

Les chercheurs découvrent comment le noir de carbone évolue des particules hydrophobes vers les sites de nucléation des nuages, éliminant finalement les particules absorbant la chaleur du ciel.

Il y a une particule tenace absorbant la chaleur qui flotte dans l’atmosphère terrestre : elle n’aime pas l’eau au départ, elle absorbe la lumière et elle met du temps à avancer. Le noir de carbone dans l’atmosphère a tendance à s’attarder jusqu’à ce qu’il absorbe finalement suffisamment d’eau pour tomber du ciel. Pendant ce temps, le noir de carbone absorbe l’énergie du soleil et réchauffe l’air ambiant, créant un effet radiatif.

Le noir de carbone frais et jeune a tendance à être résistant à l’eau. Au fil du temps, les particules vieillissent et deviennent plus hygroscopiques, ou capables d’absorber l’eau de l’air. Mais quand le noir de carbone commence-t-il à absorber l’eau, agit-il comme des noyaux de nuages ​​et se retire-t-il de l’atmosphère ?

Les chercheurs ont précédemment étudié les conditions hygroscopiques du noir de carbone en laboratoire, avec des conditions limitées sur les sources chimiques et les conditions de vapeur d’eau. Dans toutes ces études, les valeurs de nucléation des nuages ​​du noir de carbone étaient des mesures indirectes.

Dans une nouvelle étude de Hu et al., les chercheurs ont mesuré simultanément la concentration des noyaux de condensation des nuages ​​et des particules de noir de carbone. Le site d’échantillonnage se trouvait à proximité de routes à fort trafic et de centres industriels à Wuhan, en Chine, une mégapole urbaine du centre du pays.

Ils ont d’abord corrigé la taille des particules, puis mesuré les noyaux de condensation des nuages ​​et les particules individuelles de noir de carbone dans certains niveaux de sursaturation en eau dans l’atmosphère. L’équipe a découvert que le diamètre d’activation, ou la taille de la particule de carbone noir où la moitié des particules vont nucléer et précipiter, était de 144 ± 21 nanomètres à 0,2% de sursaturation. Selon les auteurs, comment ces particules contenant du noir de carbone pourraient agir en tant que noyaux de nuages ​​​​est déterminée par leur taille combinée à leurs revêtements, et en général, moins l’air était saturé, plus les particules devaient être grosses pour nucléer.

De plus, l’équipe a découvert qu’une particule elle-même peut influencer la taille de la nucléation. Par exemple, la quantité de contenu organique dans une particule ou tout revêtement sur le noir de carbone peut modifier l’hygroscopicité et donc l’activation.

L’équipe de recherche a noté que leurs travaux peuvent aider à améliorer les estimations de la longévité des particules de noir de carbone en suspension dans l’atmosphère et donc les impacts radiatifs que ces particules peuvent avoir.

Référence : « Quantification directe de l’activation par gouttelettes du noir de carbone ambiant sous la sursaturation de l’eau » par Dawei Hu, Dantong Liu, Shaofei Kong, Delong Zhao, Yangzhou Wu, Siyuan Li, Shuo Ding, Shurui Zheng, Yi Cheng, Kang Hu, Zhaoze Deng, Yunfei Wu, Ping Tian, ​​​​Quan Liu, Mengyu Huang et Deping Ding, 25 juin 2021, JGR : Atmosphères.
DOI : 10.1029/2021JD034649

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