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Les éclairs sont brillants et bruyants, assez violents pour faire trembler vos os et illuminer le ciel. Maintenant, une nouvelle étude menée par l’Université du Colorado à Boulder suggère que ces événements puissants peuvent également modifier la chimie de l’atmosphère terrestre, et même affecter la très importante couche d’ozone de la Terre.

L’effet de la foudre sur la couche d’ozone

Ces résultats jettent un nouvel éclairage sur ce que signifie vivre sur une planète où la foudre est omniprésente. « À tout moment, il y a environ 1 800 orages actifs sur le globe, qui produisent environ 50 éclairs par seconde », a déclaré Robert Marshall, coauteur de cette nouvelle étude.

Selon lui, tous ces éclairs pourraient avoir un impact plus important sur l’atmosphère que ne le pensaient les scientifiques. Cette recherche s’appuie sur un phénomène complexe appelé précipitation d’électrons induite par la foudre, ou LEP.

Lorsque la foudre frappe, explique M. Marshall, l’éclair émet une impulsion d’énergie électromagnétique qui peut se propager tout autour de la Terre et dans l’espace. Là, cette énergie interagit avec les ceintures de radiation qui entourent notre planète, libérant certains des électrons piégés à l’intérieur, qui retombent ensuite en pluie vers la Terre.

Une réduction de la couche d’ozone de 5 %

Dans leur nouvelle étude, le chercheur et ses collègues ont suivi les retombées de trois orages survenus au cours de la dernière décennie et s’étendant du Nebraska aux Caraïbes. D’après leurs calculs, ces orages individuels ont pu déclencher une réaction chimique en chaîne dans l’atmosphère qui a entraîné une réduction de la couche d’ozone de 5 % à certains endroits, une perte qui a pu durer jusqu’à 12 heures.

L’homme vit depuis longtemps avec la foudre, et ces fluctuations de l’ozone ne menacent probablement pas la sécurité des gens. Mais, selon M. Marshall, les résultats de l’équipe laissent entendre que, lorsqu’ils sont répartis sur des dizaines de tempêtes qui se produisent toutes en même temps, les éclairs pourraient avoir une influence étonnamment importante sur ce qui se passe dans l’air. Les chercheurs espèrent ensuite étudier l’ampleur de cette influence globale.

« Un seul coup de foudre a un impact mineur sur l’atmosphère », a déclaré M. Marshall. « Mais sur des milliers de coups de foudre, il peut être beaucoup plus significatif. Nous ne le savons pas encore ».

Des éclairs qui s’écrasent

Cela peut aussi être quelque chose à contempler. En octobre 2015, par exemple, l’ouragan Patricia a touché terre au Texas et au Mexique. Cette tempête a apporté un peu de pluie et des inondations dans cette région – sans parler de plus de 33 000 impacts de foudre en l’espace de seulement deux heures et demie.

Dans leurs dernières recherches, Marshall et ses collègues ont utilisé des simulations informatiques détaillées pour suivre ce qui s’est passé dans l’atmosphère après cet événement – plus une tempête similaire dans les Caraïbes en mai 2017 et une autre qui a fait trembler le ciel du Nebraska en août 2013.

« Ces tempêtes déclenchent le retrait des électrons des ceintures de radiation », a déclaré Marshall. « Cela déverse de l’énergie dans l’atmosphère, et nous nous demandons ce que cet apport d’énergie fait à l’atmosphère ».

Voici ce qui s’est passé : au fur et à mesure que ces tempêtes progressaient, l’énergie des électrons tombant sur la Terre a commencé à réagir avec les gaz situés dans l’atmosphère terrestre, à environ 30 à 70 miles au-dessus de la surface. Les concentrations de certaines molécules dans l’air, notamment les oxydes d’hydrogène et les oxydes d’azote, ont augmenté presque immédiatement. Les oxydes d’azote, par exemple, ont augmenté jusqu’à 150 %.

Des gaz qui peuvent finir par détruire la couche d’ozone

En soi, ces gaz ne sont pas très dangereux. Mais, selon M. Marshall, ils peuvent se mélanger plus profondément dans l’atmosphère et finir par atteindre la couche d’ozone, une importante limite qui se trouve à moins de 30 km au-dessus du sol et qui contribue à protéger la vie contre les rayonnements du Soleil.

« L’augmentation des oxydes d’azote peut durer 24 heures ou plus, et ces gaz vont lentement descendre en altitude où ils peuvent détruire l’ozone », a déclaré M. Marshall. L’équipe ne s’attend pas à ce que cette destruction se propage loin de la zone située juste au-dessus de la tempête, créant ainsi une fine tache éphémère dans la couche d’ozone.

Mais la perte d’ozone est comparable à ce que les scientifiques ont observé lors d’autres perturbations atmosphériques majeures, notamment les aurores boréales, qui font briller le ciel à de hautes latitudes. À l’avenir, Marshall et ses collègues ont l’intention de garder un œil sur ces nuits sombres et orageuses.

Cette recherche a été publiée dans le Journal of Geophysical Research : Atmospheres.

Source : University of Colorado Boulder
Crédit photo : Pixabay