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Nuages et Particules
Bases |
Les particules: que deviennent-elles?
Une fois que les particules sont dans l'atmosphère, elles peuvent se transformer, être transportées et retomber. Ces processus dépendent de plusieurs facteurs, comme la taille des particules, leur concentration et leur composition chimique, la géographie, les effets météorologiques... |
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La concentration et la distribution des aérosols
La concentration des particules dans l'atmosphère represente la quantité de particules par unité de volume. Elle peut s'exprimer en masse ou en nombre par unité de volume: si l'on pouvait peser toutes les particules contenues dans 1 m3 (1000 litres) d'air, on trouverait la concentration en masse; si on pouvait les compter dans ce même volume, on obtiendrait la concentration en nombre. La concentration des particules dans l'air dépend fortement de l'endroit où on se trouve: au milieu de l'océan, la concentration en masse est d'environ 4.8 µg/m3, c'est à dire trois fois moins qu'en zone rurale (15 µg/m3). Dans les villes, les concentrations de particules peuvent être supérieures à 100 µg/m3, soit un million de particules par cm3! |
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1. Concentrations d'aérosols dans des milieux urbains, ruraux et marins (Données d'après Jaenicke (1993)).
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La figure 1 montre la distribution des aérosols dans un milieu marin, urbain et rural. La distribution en taille des aérosols indique le nombre de particules dans l'atmosphère en fonction du rayon de la particule.
Vous pouvez voir que c'est dans les villes qu'on trouve le plus grand nombre de particules (courbe bleue), et que ces particules sont surtout des petites particules, d'un rayon inférieur à 0,05 µm (0,05microns).
En général, cette distribution en taille est très variable. On trouve beaucoup de petites particules près des sources d'émission, mais leur concentration décroît rapidement lorsqu'on s'éloigne de ces sources. |
La transformation des particules
Les particules ne restent pas indéfiniment dans l'atmosphère: dans la partie basse de l'atmosphère (la troposphère), elles restent plusieurs jours dans l'air. Ainsi, avant de disparaître, elles ont le temps de se transformer, par différents mécanismes. Ces transformations sont la coagulation, la condensation et les modifications dans les nuages. Ces différents mécanismes sont expliqués dans la deuxième partie du niveau "Plus".
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La disparition des particules
Lorsqu'elles sont dans l'air, les particules peuvent évoluer, physiquement et chimiquement. Mais elles ne restent pas des années dans la troposphère. Les activités humaines et la nature injectent en permanence de nouvelles particules dans l'atmosphère: si elles ne disparaissaient pas, nous ne pourrions plus respirer ou voir nos pieds!
Le mécanisme de disparition des particules est appelé dépôt. On utilise ce mot pour signifier que la seule façon pour une particule de disparaître de l'atmosphère est de retomber (ou d'être déposée) sur la surface de la Terre: les particules ne peuvent pas disparaître par magie! Ces processus de transformation et de dépôt sont développés dans la partie Particules du niveau "Plus".
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2. Cette photo montre le transport des aérosols: regardez la pollution s'avançant sur l'océan Atlantique sur la côte ouest de la France. Au centre en haut de la photo on voit le sud de l'Angleterre, et l'Irlande à l'ouest. Source: NASA. Cliquez pour agrandir ! (68K).
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Plus une particule est grosse, moins longtemps bien sûr elle restera en l'air. Tout comme une pierre qu'on laisse tomber, une grosse particule tombe sous l'effet de la gravité, avec une vitesse de plusieurs centimètres par seconde. C'est pourquoi on ne trouve les plus grosses particules qu'à proximité immédiate de leur source. Mais le vent a un rôle clé: si vous faites tomber une plume, elle pourra rester plus longtemps en l'air si vous soufflez dessus! C'est exactement pareil pour les particules, même si vous ne les voyez pas à cause de leur petites tailles.
Les particules peuvent d'ailleurs voyager sur des milliers de kilomètres: on retrouve parfois de la poussière du Sahara sur les côtes Est de l'Amérique du Sud.
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Le cas particulier des aérosols stratosphériques
Le temps de résidence des aérosols (c'est à dire le temps moyen qu'une particule reste dans l'air avant de se déposer sur le sol) est inférieur à une semaine. Ceci n'est pas toujours le cas pour les particules émises par les volcans, car les éruptions volcaniques injectent des cendres directement dans la partie supérieure de l'atmosphère appelée stratosphère. Les volcans émettent ainsi des aérosols primaires ou bien du gaz SO2 ; le SO2 se transforme ensuite en aérosols secondaires. Dans la stratosphère, les particules ne retombent pas facilement et se dispersent sur toute la planète. Les aérosols stratosphériques peuvent rester là-haut plusieurs années! |
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3. On peut voir sur cette figure que le panache du Pinatubo a atteint la côte ouest de l'Afrique en 10 jours. Source: NASA. Cliquez pour grandir! (32 K).
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L'éruption du Pinatubo
Après 600 ans de silence, le Mont Pinatubo aux Philippines décida d'entrer en éruption le 15 juin 1991. 20 millions de tonnes de dioxyde de soufre SO2 furent injectées dans la stratosphère. 3 semaines après, le SO2 avait fait le tour du monde (voir l'image 3).
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On peut voir ici aussi "l'effet Pinatubo": la couleur rouge indique les valeurs les plus élevées, et la couleur bleue foncée les valeurs les plus faibles, qui sont habituellement mesurées dans la stratosphère.
Sur la première image, les aérosols stratosphériques avant l'éruption;
2ème et 3ème images: 1 et 3 mois après l'explosion;
4ème image: 2 ans après, l'atmosphère est toujours perturbée!
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L'effet de l'éruption du Pinatubo.
4. Source: NASA
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A propos de cette page...
Auteur: Justine Gourdeau LaMP Clermont ferrand/France. Relecteur scientifique: Dr Serge Despiau, LEPI, Toulon, France.
Date de création: 04.09.2003. |
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