Avec sa première image de la Terre, la mission EMIT de la NASA franchit une étape importante vers une meilleure compréhension des effets climatiques des poussières minérales dans l'atmosphère.
Le 27 juillet 2022, la mission EMIT (Earth Surface Mineral Dust Source Investigation) de la NASA , installée à bord de la Station spatiale internationale du 22 au 24 juillet 2022, a franchi une étape importante en fournissant sa première image de la Terre (appelée « première lumière »). Cette mission vise à cartographier la composition des poussières minérales des régions arides de la Terre afin de mieux comprendre leur influence sur le réchauffement ou le refroidissement du climat.
L’effet de réchauffement climatique des gaz à effet de serre est bien compris ; cependant, la quantification des effets climatiques des poussières minérales émises dans l’atmosphère reste incertaine en raison du nombre limité de mesures de la composition de ces poussières.
Les poussières minérales, composantes des aérosols de poussières du sol (un aérosol est une suspension de particules liquides ou solides dans l'atmosphère, dont le diamètre est compris entre 10⁻⁹ et 10⁻³ m ), jouent un rôle important dans le système climatique. Afin d'estimer les différents aspects de leurs effets sur le climat, il est essentiel de connaître leur origine, leur concentration et leur répartition à l'échelle mondiale. Les modélisateurs du climat utilisent divers modèles de transport qui paramétrisent l'émission de poussières, leur distribution ainsi que leurs propriétés d'absorption et de diffusion.
Les données sur les poussières minérales et les modèles sont actuellement limités au niveau régional et ne peuvent pas être résolus à l'échelle mondiale. Jusqu'à présent, il n'existe aucun ensemble de données existant qui puisse décrire tous les aspects du cycle de la poussière minérale dans l'atmosphère globale.
Les poussières minérales, composante majeure de la charge globale en aérosols, peuvent affecter significativement le bilan énergétique du système terrestre, directement par absorption et diffusion du rayonnement solaire et thermique, et indirectement par interaction avec les nuages via la formation de noyaux de condensation nuageuse (CCN) et la modification de leurs propriétés. Malgré une compréhension scientifique relativement bonne des processus impliquant les effets des poussières minérales sur le système climatique, l'estimation de leurs effets climatiques directs et indirects, notamment à l'échelle mondiale, demeure très incertaine. Une perturbation du bilan radiatif causée par les poussières minérales est décrite en termes de forçage radiatif des poussières (mesuré en W/m² ) , qui correspond à une variation nette (vers le bas ou vers le haut) du flux de rayonnement induite par les aérosols de poussières minérales. Ainsi, toute variation de la charge en poussières minérales dans l'atmosphère modifie le bilan radiatif d'une région et peut entraîner un réchauffement ou un refroidissement différentiel affectant la circulation atmosphérique et le climat. Le forçage radiatif dû aux poussières minérales dépend de plusieurs propriétés de ces poussières, par exemple leurs propriétés optiques (indice de réfraction), leur composition chimique, leur taille, leur forme, leur distribution verticale et horizontale, leur capacité à se mélanger avec d'autres particules, leur humidité, etc. Non seulement la circulation des poussières minérales dans l'atmosphère, mais aussi leur dépôt sur la surface ont des conséquences importantes car ils peuvent modifier l'albédo de surface (le pouvoir réfléchissant de la surface) et affecter le taux de fonte des glaciers et des calottes glaciaires polaires.
C'est dans ce contexte que les mesures de poussières minérales EMIT sont assez significatives. Cela comblera non seulement le fossé dans nos connaissances, mais fournira également l'ensemble de données mondiales indispensable qui aidera les modélisateurs à comprendre et à paramétrer les effets de la poussière dans les modèles climatiques.
Les mesures d'EMIT révéleront la composition et la dynamique des minéraux présents dans les poussières atmosphériques. En une fraction de seconde, le spectromètre imageur d' EMIT de la NASA est capable de capturer des centaines de milliers de spectres visibles et infrarouges de la lumière diffusée et réfléchie par les particules de poussière minérale, et d'établir ainsi la signature spectrale de la région étudiée. La couleur (longueur d'onde) du spectre permettra d'identifier différents éléments tels que les sols, les roches, la végétation, les forêts, les rivières et les nuages. L'objectif principal de la mission sera toutefois de mesurer les minéraux atmosphériques provenant des régions arides et semi-arides du globe, sources importantes de poussières. À terme, ces mesures contribueront à une meilleure compréhension de l'impact des poussières minérales sur le climat et permettront d'élaborer des modèles climatiques plus performants.
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Sources:
- JPL 2022. Le détecteur de poussière minérale de la NASA commence à collecter des données. Publié le 29 juillet 2022. Disponible en ligne sur https://www.jpl.nasa.gov/news/nasas-mineral-dust-detector-starts-gathering-data?utm_source=iContact&utm_medium=email&utm_campaign=nasajpl&utm_content=Latest-20220729-1
- JPL 2022. EMIT Earth Surface Mineral Dust Source Investigation – Objectifs. Disponible en ligne sur https://earth.jpl.nasa.gov/emit/science/objectives/
- RO Green et al., "L'enquête sur la source de poussière minérale de surface de la Terre : une mission de spectroscopie d'imagerie des sciences de la Terre", Conférence aérospatiale IEEE 2020, 2020, pp. 1-15, DOI : https://doi.org/10.1109/AERO47225.2020.9172731
- Aérosols. Disponible en ligne sur https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/aerosol
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