Les processus électrochimiques impliquant la glace induisent-ils la formation de nouvelles particules dans la haute troposphère ? – ICEPART

Il est désormais reconnu que le changement climatique est un problème majeur pour notre société pour les décennies à venir. Ainsi, être en mesure de simuler le climat de manière fiable revêt une importance économique et politique essentielle. Mais, notre capacité à effectuer de telles simulations est limitée par notre manque de connaissances quant à certains processus clés dans la haute troposphère – basse stratosphère (UTLS, de l’anglais upper troposphere/lower stratosphere) et en particulier en liaison avec sa dynamique, mais aussi à la physico-chimie des aérosols et des cirrus.
Récemment, des épisodes relativement intenses de formation de nouvelles particules ont été observés dans cette zone, où la formation de glace et les systèmes convectifs prédominent. Il semble désormais que la région au-dessus des nuages troposphériques soit favorable à la formation de nouvelles particules. Cependant, le mécanisme sous-jacent reste incompris. Cette formation de nouvelles particules est associée à la présence de vapeurs condensables formées in situ et non simplement transportées à ces altitudes par des processus convectifs. Ceci requière une source locale d’oxydants très réactifs permettant l’oxydation des composés chimiques transportés en des produits très peu volatiles induisant la formation de nouvelles particules.
Au travers de ce projet, nous suggérons que cette source d’oxydants, tels que H2O2 ou des radicaux HOx, est reliée à la transition de phase de l’eau surfondue donnant naissance à la glace, ou à la condensation d’eau sur ces surfaces glacées. En effet, la formation de glace à partir d’eau saline est connue pour donner naissance à des champs électriques au travers de l’effet Workman-Reynolds. De même, il a été récemment démontré que l’orientation préférentielle des molécules d’eau à l’interface air-eau donnant naissance à un champs électrique suffisant pour induire des processus chimiques. Ainsi, de tels champs peuvent induire des processus électrochimiques dans les cristaux de glace, ou sur leur surface, dans la haute troposphère – basse stratosphère induisant la formation de H2O2 ou HOx, contribuant ainsi la capacité oxydante de cette région, impactant la formation des aérosols et donc le climat. Cette hypothèse nouvelle est confortée par nos données préliminaires.
Ainsi, ce projet vise à étudier ces processus pour la première fois.