Les incendies de forêt envoient de la fumée dans la stratosphère où elle peut persister jusqu’à un an. En suspension, ces particules peuvent déclencher des réactions chimiques qui érodent la couche d’ozone protectrice qui protège la planète des rayons ultraviolets nocifs du soleil, selon une nouvelle étude du MIT.
L’étude, publiée dans Nature, se concentre sur la fumée des incendies massifs du «Black Summer» dans l’est de l’Australie entre décembre 2019 et janvier 2020. Des dizaines de millions d’acres de terres ont libéré plus d’un million de tonnes de fumée dans l’atmosphère.
Une équipe du MIT a identifié une nouvelle réaction chimique dans les particules de fumée des feux de forêt australiens qui aggrave l’appauvrissement de la couche d’ozone. En déclenchant cette réaction, les incendies peuvent avoir contribué à l’appauvrissement de 3 à 5% de l’ozone total dans les régions recouvrant les latitudes moyennes de l’hémisphère sud, de l’Australie, de la Nouvelle-Zélande et de certaines parties de l’Afrique et de l’Amérique du Sud.
Les modèles des chercheurs montrent également que les incendies ont affecté la région polaire et érodé les bords du trou d’ozone au-dessus de l’Antarctique. Fin 2020, les particules de fumée des incendies de forêt australiens ont élargi le trou d’ozone de l’Antarctique de 2,5 millions de kilomètres carrés. Cela représente 10% de la superficie par rapport à l’année précédente.
On ne sait pas quels effets à long terme les incendies de forêt auront sur la récupération de l’ozone. Les Nations Unies ont récemment signalé que le trou dans la couche d’ozone et l’appauvrissement mondial de la couche d’ozone sont sur la voie de la reprise grâce aux efforts internationaux soutenus pour éliminer progressivement les produits chimiques appauvrissant la couche d’ozone. Mais les recherches du MIT suggèrent que tant que ces produits chimiques continuent d’exister dans l’atmosphère, de grands incendies peuvent déclencher des réactions qui appauvrissent temporairement l’ozone.
“Les incendies de forêt australiens de 2020 ont été un véritable signal d’alarme pour la communauté scientifique”, ont déclaré Lee et Geraldine Martin, professeurs d’études environnementales au MIT et premiers grands scientifiques à identifier les produits chimiques responsables du trou dans la couche d’ozone de l’Antarctique, déclare la climatologue Susan. Salomon. “L’impact des incendies de forêt n’a pas été décrit auparavant. [projections of] Récupération d’ozone. Et je pense que l’impact pourrait dépendre de la fréquence et de l’intensité des incendies à mesure que la planète se réchauffe.”
L’étude est dirigée par Solomon et Peidong Wang, étudiant diplômé du MIT, avec des collaborateurs de l’Institut de recherche sur l’environnement et le climat de Guangzhou, en Chine, de la National Oceanic and Atmospheric Administration, du National Atmospheric Research Center et de la Colorado State University. .
La nouvelle étude s’appuie sur une découverte de 2022 de Solomon et de ses collègues, qui ont identifié pour la première fois un lien chimique entre les incendies de forêt et l’appauvrissement de la couche d’ozone. Les chercheurs ont découvert que les composés contenant du chlore, initialement libérés des usines sous la forme de chlorofluorocarbures (CFC), peuvent réagir avec les surfaces dans les aérosols d’incendie. Ils ont découvert que cette interaction initie une cascade chimique qui produit du monoxyde de chlore, la molécule ultime appauvrissant la couche d’ozone.
“Mais cela n’a pas expliqué tous les changements que nous avons observés dans la stratosphère”, explique Solomon. “Il y avait beaucoup de choses vraiment bizarres avec des produits chimiques liés au chlore.”
Dans une nouvelle étude, l’équipe s’est penchée sur la composition moléculaire de la stratosphère à la suite des incendies de forêt australiens. En passant au peigne fin trois ensembles de données satellitaires indépendants, ils ont observé une baisse significative des concentrations d’acide chlorhydrique et un pic des concentrations de monoxyde de chlore aux latitudes moyennes dans les mois qui ont suivi les incendies. .
L’acide chlorhydrique (HCl) existe dans la stratosphère et les CFC se dégradent naturellement avec le temps. Tant que le chlore est lié sous forme de HCl, il n’a aucune chance de détruire l’ozone. Cependant, lorsque le HCl se décompose, le chlore peut réagir avec l’oxygène pour former du monoxyde de chlore, qui détruit la couche d’ozone.
Dans les régions polaires, le HCl peut se décomposer lorsqu’il interagit avec la surface des particules nuageuses à des températures glaciales d’environ 155 Kelvin. Cependant, on ne s’attendait pas à ce que cette réaction se produise aux latitudes moyennes, où les températures sont beaucoup plus élevées.
“Le fait que le HCl aux latitudes moyennes ait diminué à un niveau aussi sans précédent était une sorte de drapeau rouge pour moi”, déclare Solomon.
Elle s’est demandé : ” Et si le HCl pouvait également interagir avec les particules de fumée et, à des températures plus élevées, libérer du chlore et détruire l’ozone ? ” expliquerait une grande partie du déséquilibre moléculaire et de l’appauvrissement de la couche d’ozone observés après les incendies de forêt en Australie.
Solomon et ses collègues ont parcouru la littérature chimique pour voir quels types de molécules organiques pouvaient réagir avec HCl et se décomposer à des températures plus élevées.
“Écoutez, j’ai appris que le HCl est très soluble dans un large éventail d’espèces organiques”, déclare Solomon.
La question était de savoir si les incendies de forêt australiens avaient libéré des composés susceptibles d’avoir provoqué la décomposition du HCl et l’appauvrissement ultérieur de la couche d’ozone. Lorsque l’équipe a examiné la composition des particules de fumée dans les premiers jours après l’incendie, l’image n’était pas claire.
“Je l’ai regardé et j’ai levé les mains et j’ai pensé:” Il y a tellement de choses là-bas, comment puis-je donner un sens à cela? “”, Se souvient Solomon. “Mais ensuite, nous avons réalisé qu’il fallait en fait des semaines avant de voir la baisse de HCl, nous avons donc vraiment besoin de voir les données sur les anciennes particules de feu de forêt.”
En élargissant leur enquête, l’équipe a découvert que les particules de fumée ont persisté pendant des mois, circulant dans la stratosphère des latitudes moyennes au même moment et au même endroit où les niveaux de HCl ont chuté.
“Ce sont les vieilles particules de fumée qui absorbent en fait la majeure partie du HCl”, explique Solomon. “Et, étonnamment, nous obtenons la même réponse que nous obtenons dans le trou d’ozone, mais à des températures beaucoup plus chaudes aux latitudes moyennes et au-dessus.”
Lorsque l’équipe a intégré cette nouvelle chimie dans un modèle de chimie atmosphérique pour simuler les conditions d’incendie en Australie, elle a observé une réduction de 5 % de l’ozone et une expansion de 10 % du trou d’ozone dans la stratosphère des latitudes moyennes. Antarctique.
La réaction avec le HCl peut être la principale voie par laquelle les incendies de forêt appauvrissent la couche d’ozone. Mais Solomon spécule qu’il pourrait y avoir d’autres composés contenant du chlore dérivant dans la stratosphère, et que des incendies de forêt pourraient se déclencher.
“C’est une sorte de course contre la montre en ce moment”, déclare Solomon. « Espérons que les composés contenant du chlore seront détruits avant que le changement climatique n’augmente la fréquence des incendies.
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