PARTICULES ATMOSPHÉRIQUES

Cycle des particules atmosphériques

Le cycle de vie des particules (ou temps de résidence) correspond à l’intervalle de temps compris entre l’instant initial où elles se trouvent dans l’atmosphère et le moment où elles en disparaissent. Leur durée de vie, qui dépend essentiellement de leur taille et de leur composition chimique, peut aller de quelques minutes pour les particules les plus petites (inférieures à 0,1 µm) à plusieurs jours, voire semaines, pour les particules de l’ordre du micromètre.

On distingue deux voies d’élimination des particules de l’atmosphère : le dépôt sec et le dépôt humide. En fonction de la taille de l’aérosol, le dépôt sec se fait majoritairement par coagulation pour les particules de petite taille (mode nucléation) – elles se collent sur de plus grosses – et par sédimentation gravitationnelle pour les particules d’un diamètre supérieur au micromètre (mode grossier) – elles chutent sous l’effet de leur poids.

Pour l’ensemble des particules allant de 0,1 µm à 1 µm (mode accumulation), le dépôt humide prédomine néanmoins. Ce phénomène consiste en l’élimination des particules par intégration dans les gouttes d’eau lors de précipitations. Cette intégration peut se faire par lessivage sous le nuage, c'est-à-dire par piégeage par les gouttelettes lors de leur chute. Ainsi, il n’est pas rare de retrouver un dépôt ocre sur certaines surfaces (voitures, vitres, etc.) après des événements de pluie ayant transporté ou lessivé des particules provenant de zones désertiques. Pour les particules qui présentent un fort caractère hydrophile – celles qui ont tendance à absorber l’humidité –, cette intégration se fait directement lors de la formation des gouttelettes. Dans ce cas, les particules servent de noyaux de condensation nuageuse, c’est-à-dire qu’elles constituent des surfaces indispensables à la condensation de l’eau sous forme de gouttelettes ; elles sont alors éliminées lorsqu’il pleut. C’est le cas, par exemple, des particules sulfatées ou contenant des nitrates ou de l’ammonium, ou encore des composés organiques secondaires. Ces espèces chimiques sont hydrosolubles et sont donc dissoutes dans les gouttes nuageuses après la condensation de l’eau. Elles déterminent alors en grande partie la composition chimique des pluies. Du fait de la présence de certains de ces composés solubles (acide sulfurique, acide nitrique…), une augmentation de l’acidité des pluies peut être induite.

Avant d’être éliminées de l’atmosphère, les particules peuvent donc être transportées sur de plus ou moins grandes distances, ce qui va définir leur variabilité géographique. Dans le cas d’émissions primaires, on retrouve en majorité des aérosols marins au-dessus des zones maritimes, des poussières dites désertiques dans les zones arides, mais aussi sous le vent de ces zones. Les hauteurs d’injection des particules dans l’atmosphère peuvent varier de quelques centimètres pour l’aérosol marin à plusieurs kilomètres pour le volcanisme, en passant par plusieurs dizaines ou centaines de mètres pour les « vents de sable » ou les incendies. Plus les hauteurs d’injection sont importantes, plus l’aérosol est susceptible d’être transporté loin de sa zone d’émission, notamment si les masses d’air chargées en particules ne sont pas soumises à des précipitations. Les transports transcontinentaux sont ainsi usuels et il n’est pas rare de retrouver, par exemple, sur le continent américain, des particules désertiques venant du Sahara. On peut également citer la persistance des cendres volcaniques émises dans l’atmosphère, par exemple, à la suite à l’éruption du volcan islandais Eyjafjöll en 2010, celles-ci ayant entraîné de fortes perturbations du trafic aérien pendant plus de quinze jours.

Les particules secondaires, du fait de leur[...]