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Une étude révèle que les microplastiques qui s’accumulent dans l’atmosphère pourraient avoir un impact sur les précipitations et le climat. Ces particules favoriseraient la formation de cristaux de glace autour desquels s’accumulent les gouttelettes de pluie. Cela suggère qu’ils pourraient induire la formation de nuages dans des conditions où ils ne se formeraient pas normalement et influencer leur capacité à produire de la pluie et à réfléchir la lumière du soleil.
Les microplastiques sont désormais omniprésents dans notre environnement, y compris dans les endroits considérés comme les plus purs et les plus inaccessibles de la planète, comme le sommet de l’Everest, les fonds marins de l’Antarctique ou la fosse des Mariannes. Ils ont également été détectés dans notre organisme avec des concentrations inquiétantes dans notre cerveau et même dans le placenta, ainsi que dans la plupart des organismes vivants.
Un sous-ensemble de microplastiques d’un diamètre inférieur à 100 micromètres peut être transporté en haute atmosphère. Ces derniers ont par exemple été détectés dans les nuages au sommet des montagnes en Chine et au Japon. Des études ont suggéré que le taux de dépôt atmosphérique de microplastiques pourrait dépasser 10 milligrammes par jour et par mètre carré.
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Dans le cadre de la nouvelle étude, détaillée dans la revue
Sciences et technologies environnementales Airdes chercheurs de la Pennsylvania State University (Penn State) montrent que la présence de ces particules dans l’atmosphère peut avoir un impact sur les conditions météorologiques et le climat. Comme toutes les particules solides atmosphériques, elles influenceraient la formation des nuages et, par extension, les régimes de précipitations ainsi que les prévisions climatiques, sans parler de la sécurité aérienne.
« Au cours des deux dernières décennies de recherche sur les microplastiques, les scientifiques ont découvert qu’ils étaient partout. C’est donc une nouvelle pièce du puzzle. », explique Miriam Freedman, co-auteure principale de la nouvelle étude, dans un communiqué de Penn State. ” Il est désormais clair que nous devons mieux comprendre comment ils interagissent avec notre système climatique, car nous avons pu montrer que le processus de formation des nuages peut être déclenché par les microplastiques. ».
Formation accrue de cristaux de glace dans les nuages
Dans la plupart des régions tempérées de la planète, le sommet de nombreux nuages est suffisamment élevé pour atteindre la partie de l’atmosphère où l’air froid gèle une partie de l’eau qu’ils contiennent. Les cristaux de glace formés absorbent alors la vapeur d’eau environnante, formant des gouttelettes de liquide qui finissent par tomber à mesure qu’elles deviennent plus lourdes. Appelé nucléation, ce processus empêche les nuages de s’évaporer et de produire de la pluie ou de la neige.
Alors que l’on pense généralement que l’eau gèle à 0°C, des cristaux de glace peuvent se former à des températures beaucoup plus basses sans qu’une particule solide ne se nuclée autour (poussière, pollen, bactéries, etc.). Les particules solides fournissent une surface de nucléation à partir de laquelle des cristaux peuvent se former et l’eau complètement exempte de particules solides gèle à -38°C. ” Si des microplastiques sont présents, ils pourraient provoquer la formation de cristaux de glace, ce qui pourrait augmenter les précipitations de pluie ou de neige. », suggèrent les chercheurs de la nouvelle étude dans un article publié dans The Conversation.
En revanche, la quantité de lumière solaire réfléchie par les nuages dépend de la proportion d’eau liquide et de glace qu’ils contiennent. Ils réfléchissent la lumière solaire incidente vers l’espace, ce qui a un effet rafraîchissant. Ceux qui se trouvent à basse altitude absorbent cependant une partie du rayonnement émis par la surface de la Terre, ce qui a un effet de réchauffement. L’équipe estime que si les microplastiques favorisent la nucléation des cristaux de glace, cela pourrait modifier la capacité des nuages à diffuser la lumière et à maintenir l’équilibre énergétique de la planète.
La Terre reçoit constamment de l’énergie du Soleil et la renvoie vers l’espace. Les nuages ont à la fois un effet de réchauffement et de refroidissement dans ce processus. © NOAA
Des pluies torrentielles plus fréquentes ?
Pour explorer leur hypothèse, l’équipe de Penn State a évalué les points de congélation de gouttelettes d’eau contaminées par différents types de microplastiques, notamment le polyéthylène basse densité (LDPE), le polypropylène (PP), le chlorure de polyvinyle (PVC) et le polyéthylène téréphtalate (PET). Ils ont constaté que la température moyenne de congélation était de 5 à 10 degrés supérieure à celle des gouttes d’eau sans microplastiques. 50 % des gouttelettes ont gelé à -20°C pour la plupart des microplastiques étudiés. ” Il s’avère que si vous introduisez quelque chose d’insoluble, vous introduisez un défaut dans cette gouttelette et elle peut nucléer de la glace à des températures plus chaudes. », explique Heidi Busse, auteur principal de la recherche.
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Bien que les implications exactes de ces particules ne soient pas encore claires, les chercheurs pensent qu’elles pourraient augmenter la fréquence des pluies torrentielles. Dans une atmosphère contenant beaucoup d’aérosols, l’eau disponible s’accumulerait davantage autour des particules. Cela devrait techniquement réduire la fréquence des précipitations, « mais comme les gouttelettes ne tombent que lorsqu’elles sont suffisamment grosses, vous collectez plus d’eau totale dans le nuage avant que les gouttelettes ne soient suffisamment grosses pour tomber et, par conséquent, vous obtenez des précipitations plus abondantes lorsqu’elles arrivent. » estime Freedman.
Représentation schématique du protocole expérimental de l’étude. © Heidi L. Busse et al.
Un impact conditionné par le vieillissement environnemental
Les chercheurs suggèrent en outre que le vieillissement environnemental, une dégradation photochimique subie par les particules d’aérosol au fil du temps, peut modifier considérablement la manière dont les particules interagissent avec les gaz et les vapeurs de l’atmosphère. L’équipe a simulé le vieillissement environnemental des 4 microplastiques en les exposant à la lumière, à l’ozone et aux acides couramment présents dans l’atmosphère.
Toutes les particules testées étaient capables de nucléer de la glace. Cependant, le vieillissement environnemental a réduit la capacité de nucléation du LDPE, du PP et du PET. En revanche, il augmente la capacité de nucléation du PVC, probablement en raison de légers changements dans sa structure. L’équipe envisage prochainement d’étudier comment les additifs couramment utilisés pour les plastiques pourraient également influencer cette capacité de nucléation.
