L'éruption volcanique a considérablement augmenté la vapeur d'eau dans la stratosphère

Mar 30, 2023

24 octobre 2022 - par David Hosansky

Les radiosondes, les humbles bêtes de somme de la météorologie qui s'appuient sur une technologie centenaire, ont permis aux scientifiques de faire une découverte importante sur l'atmosphère.

Une nouvelle étude internationale en science, dirigée par Holger Vömel, scientifique du National Center for Atmospheric Research (NCAR), utilise les données des radiosondes du monde entier pour montrer que l'éruption d'un volcan sous-marin en janvier a augmenté la quantité globale de vapeur d'eau dans la stratosphère.

Pour Vömel, spécialiste de l'utilisation des technologies d'observation, la découverte a servi à démontrer l'utilité durable des instruments météorologiques à piles montés sur des ballons une ou deux fois par jour depuis des endroits du monde entier. Les radiosondes sont déployées depuis les années 1930 pour mesurer la température, l'humidité relative, le vent et d'autres paramètres atmosphériques. Mais certains pays ont réduit leur utilisation afin de réduire les coûts, s'appuyant plutôt sur des satellites et d'autres technologies plus récentes – dont plusieurs approchent de la fin de leur durée de vie utile.

"Il s'agit d'un ensemble de données absolument spectaculaire, et cela n'est arrivé que parce qu'il existe un réseau important de radiosondes", a déclaré Vömel. "La stratosphère est si sèche que personne ne pense jamais à rechercher l'humidité stratosphérique dans les radiosondes, mais certaines d'entre elles ont la capacité de faire face à des événements extrêmes comme cette éruption."

La recherche a été financée par la US National Science Foundation.

L'impact d'une telle secousse de vapeur d'eau sur le système climatique de la Terre sera probablement mineur mais différent des précédentes éruptions bien étudiées de volcans terrestres. Étant donné que la vapeur d'eau empêche la chaleur de la surface de la Terre de s'échapper dans l'espace, elle aura une petite influence sur le réchauffement, peut-être pendant plusieurs années. Cela affectera également la chimie d'une manière qui ralentira légèrement la récupération de la couche d'ozone, qui protège la planète des rayons ultraviolets entrants. Mais cet effet sera temporaire, a déclaré Vömel.

La principale signification de la découverte a plutôt à voir avec l'ampleur de l'impact sur la stratosphère, qui commence à environ 5 à 12 miles au-dessus de la surface de la Terre. L'éruption sous-marine de Hunga Tonga-Hunga Ha'apai dans le Pacifique Sud le 15 janvier 2022 s'est produite à environ 500 pieds sous la surface. La chaleur intense de la roche en fusion a transformé les eaux océaniques en vapeur qui, avec les gaz volcaniques et les cendres, a été élevée jusqu'à 58 kilomètres (36 miles) au-dessus de l'océan. Le volcan a déclenché un tsunami qui a dévasté les régions voisines de la nation insulaire des Tonga et atteint le Japon et les Amériques.

Quelques jours après l'éruption, une équipe de scientifiques de la NOAA a convergé sur l'île de La Réunion dans l'océan Indien avec une gamme d'instruments spécialisés - dont un conçu par Vömel - pour prendre des mesures de l'impact de l'éruption sur la chimie stratosphérique dans l'hémisphère sud. Parmi leurs découvertes : les niveaux de vapeur d'eau stratosphérique à plusieurs milliers de kilomètres du site de l'éruption atteignaient 358 parties par million. C'était une augmentation stupéfiante par rapport au niveau typique de cinq parties par million.

Intrigué, Vömel a commencé à examiner les données des radiosondes lancées par les nations de la région. Une radiosonde qui avait été lancée depuis les Fidji dans le panache volcanique moins d'un jour après l'éruption a trouvé des niveaux de vapeur d'eau de plus de 1 300 parties par million, et des radiosondes au-dessus de l'est de l'Australie ont montré des niveaux de 2 900 parties par million.

"C'était absolument époustouflant", a déclaré Vömel.

Déterminés à cartographier les impacts mondiaux de l'éruption de Hunga Tonga-Hunga Ha'apai, lui et ses co-auteurs se sont tournés vers des référentiels séparés de données de radiosonde conservés par l'Université du Wyoming et le NCAR. Ils ont découvert que l'éruption avait injecté au moins 50 téragrammes (50 millions de tonnes) de vapeur d'eau dans la stratosphère. Leurs calculs ont montré que la quantité de vapeur d'eau stratosphérique a globalement augmenté de plus de 5 %.

En comparaison, les éruptions de volcans terrestres, comme le mont Pinatubo aux Philippines, injectent de grandes quantités de cendres et d'autres particules dans la stratosphère, plutôt que de la vapeur d'eau. Cela a l'effet inverse sur les températures mondiales, puisque les particules bloquent la lumière solaire entrante et exercent une influence de refroidissement sur le climat.

Les radiosondes étaient essentielles à la recherche, a déclaré Vömel, car elles fournissaient un instantané détaillé de l'atmosphère à de nombreux endroits, fournissant des observations très précises à différentes altitudes au fur et à mesure de leur ascension. Alors que les instruments satellitaires offrent l'avantage de mesures sur de vastes régions de l'atmosphère, les réseaux denses de radiosondes sont importants pour renseigner les détails des conditions atmosphériques et pour valider les observations satellitaires.

"Les satellites sont absolument vitaux pour fournir des informations sur notre planète et alimenter les données dans les prévisions météorologiques qui sont nécessaires pour assurer notre sécurité à tous", a déclaré Vömel. "Mais n'oublions pas que les radiosondes ont effectué des observations importantes pendant près d'un siècle, et elles restent un élément essentiel de notre capacité à observer notre système climatique."

Titre:Injection de vapeur d'eau dans la stratosphère par Hunga Tonga-Hunga Ha'apaiAuteurs:Holger Vömel, Stephanie Evan et Matt TullyJournal:Science

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