L'influence des grandes éruptions volcaniques sur l'atmosphère et le climat

Thesis

Reference

L'influence des grandes éruptions volcaniques sur l'atmosphère et le climat

SESIANO, Jean

Abstract

Deux grandes éruptions volcaniques ont eu lieu au début des années 1980, celle du Mt St Helens aux Etats-Unis, et celle de El Chichon au Mexique, la seconde étant plus importante.

Dans les semaines et mois qui suivirent, des effets peu marqués sur le climat furent relevés.

Ils étaient dus aux aérosols et au dioxyde de soufre émis, qui avait donné naissance à des gouttelettes d'acide sulfurique, en suspension dans la haute troposphère et la stratosphère.

Le réchauffement de cette dernière a altéré le bilan radiatif du Globe, menant à une modification de la circulation globale des vents, et par conséquence, à une perturbation de la circulation océanique. Mais ce ne sont que des éruptions majeures qui pourront modifier le climat sur plusieurs années.

SESIANO, Jean. L'influence des grandes éruptions volcaniques sur l'atmosphère et le climat. Thèse de privat-docent : Univ. Genève, 1985

DOI : 10.13097/archive-ouverte/unige:42309

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http://archive-ouverte.unige.ch/unige:42309

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1 / 1

L ^I INFLUENCE DES GRANDES ERUPTIONS VOLCANIOUES

SUR L _' ATMOSPHERE ET LE CLIMAT

J.

^SESIANO

Département de

Minéralogie,

Sclences de

la Terre, Université

de Genève,

rue

des Maraîchers

lJ, t2tl

Genève 4

I.

TABLE DES MATIERES

INÏRODUCTION

l.

Généralités

?.

Lr atmosphère

3.

Les aérosols

VOLCANS ET ERUPTIONS

III.

^LES POUSSIERES VOLCANIOUES DANS L ' ATMOSPHERE

l.

Dimensions

et altitudes

2-

Dispersion des aérosors dans

ra

stratosphère

3. Indice

de Lamb

et

épaisseur optique

4.

Techniques dtobservation des aérosols

LES GAZ VOLCANIQUES DANS L ' ATMOSPHERE

RESULTATS OBTENUS A LA SUITE DE DEUX ERUPTIONS RECENTES

I.

Mont

St.

^Helens

?..

EI

^Chichon

EFFETS CLIMTIOUES DES AEROSOLS

:

^MODELES ET OBSERVATIONS

I I

4

5

L2

t5 t5

L7 L9 2L

24

42

43

45

II.

IV.

V. 27

27 29

VI.

VII.

^AUTRES EFFETS DES AEROSOLS EN SUSPENSION

VIII.

CONCLUSIONS

IX. BÏBLIOGRAPHIE

FIGURES

35

X. 53

RESUME )Ê)Ê**{-.*

Après un

bref rappel

des

subdivisions

de I'atmosphère

et

des aérosols qu'on

y trouve, Ies divers

types de volcans

et d'éruptions _sont

passés

en

revue, afin

de

déIimiter

ceux

qui sont

susceptibles _de charger

I'at-

mosphère en

particules et

en gaz.

A la

lumière de récentes

éruptions, particulièrement celles

du Mont

St'

Helens

et

de

El

Chichon,

Ies dispersions horizontales et verticales

des

aérosols, Ieurs

dimensions

et leur nature, ainsi

que

I,évolution

de

ces paramètres

sont

examlnés.

Les

principaux résultats

_{de ces}

_éruptions ont été,

drune

part

de mieux

connaitre Ia circulation stratosphérique,

_zonale

et

méridienne,

€t, drautre part,

de mieux

saisir I'importance des

gaz de

soufre injectés

dans

la stratosphère.0n srest

en

effet

rendu compte que

par Ieur

oxy-

dation et

transformation _en

gouttelettes _dracide sulfurique très réflec- tivesr c€ sont

eux

qui sont

en

fin

de compte capables

d'altérer le bilan radiatif terrestre,

provoquant un

refroidissement

_au

sol et

un réchauffe- ment de

la stratosphère.

Ce réchauffement

peut à

son

tour affecter

Ia

circulation

des vents

à I'éche1le

du Globe,

puis celle

des courants

marins,

avec

tout

ce

qui

en découle.

Néanmoins,

il

semble que des

éruptions

de

Ia

magnitude de

celles

que

I'on a décrites

dans

ce travail, ont

un

effet

pratiquement

inexistant sur Ie climat- II faut

probablement un événement gigantesque,

Ia for-

mation de

caldeiras

géantes

par

exemple, comme

iI s,en produit

_un ou

deux en I00.000 ansr pour

affecter

sérieusement

Ie climat

du Globe.

I

I.

INTRODUCTION

l.

Généralités

Depuis des

siècles

dé3à, I'homme

srest

rendu compte que

le climat

de

la

Terre

subissait

de grandes

variations.

Pour prendre un exempre proche de nous dans

Ie

^temps

et I'espace, iI suffit

de se

rappeler

que des

voles

romaines pavées

traversaient Ia

chaÎne des Alpes pennines,

entre le Valais et Ie

VaI d'Aoste.

EIIes étaient

encore

utilisées

au début de

notre millénaire, alors qu'à la

Renaissance

déjà, ertes étaient

devenues

impraticabres,

recouvertes qurelres

étaient par

drimposantes masses de

glace (Rôthlisberger,

_L976).

Encore

plus

près de nous dans

Ie

^{temps, beaucoup}

ont été

frappés par des gra- vures nous montrant un vorumineux

glacier

du Rhône descendant jusqu' aux _. portes de Gletsch

(en

_1860),

alors

que malntenant

il est

niché

bien

haut

sur les

^pen-

tes

abruptes

jouxtant à I'ouest les lacets

du

col

de

la

Furka.

Enfin, plus loin

dans

le

temps,

et à

une

échelle continentale cette fois,

on pourra mentionner

res côlottes glaciaires qui recouvraient ir y a

20.000 ans

ra moitié

de lrfuné-

rique

du Nord

et

^de

I'Europe,

phénomène accompagné drun niveau océanique I00

à

150 mètres prus bas que

I'actuel ; le ^gracier

^{du Rhône}

s'étendait arors jusqu'i

Lyon, avec une épaisseur de 900 mètres environ

à la verticale

de Genève.

De

ters

exemples

pourraient être multipliés

en Europe

et sur

drautres continents, où

irs sont

cependant

parfois

moins

extensifs et

moins souvent

rapportés, soit

du

fait

^de

la

moins grande

denslté

de

population, soit

de son manque

drintérêt

pour ce genre de phénomènes considérés comme

naturels.

Après

avoir

constaté

l'existence

de ces

lentes

"marées

glacialres",

ayant comne

corollaire les variations

correspondantes du niveau des océans (en

partie

du

moins),

Irhomme

a

cherché

à élucider

ce

qui pouvait les avoir

engendrées.

Crest ainsi

^que

^plusieurs théories ont été

avancées pour

expliquer les fluc- tuations plus

ou moins périodiques des

climats,

étarées

sur

des

intervalles

de

temps

variables :

de quelques

slècles à plusieurs millénaires,

centaines de

mirlénaires

ou

millions

d'années. Mais

c'est tout

récemment

qu'a

sembré

s'im-

poser

plus particurièrement rrune d'entre elles, celle basée sur les varia- tions

des paramètres de

I'orbite terrestre.

Après un

bref

exposé de

cette théorie,

nous passerons également rapidement

les autres

en revue.

-

^{Théorie de}

Milankovitch : elle a été

^présentée pour

la

^premlère

fois

^en

l94I par Milankovitch, puis elle est

tombée dans

I'oubll ^jusqu'en

1975, date à

2.

raquelle

un Berge,

A. Berger, I'adapte et ra

remet

sur les rairs

d'une

crédi- biJ.ité qui

deviendra de pJ.us en

plus _soride

_avec

_res

_années.

Alors

que pour wegener

et

sa

théorie

de

ra dérive

des

continents,

ce

sont res

preuves expéri- mentales

décisives qui avaient

manqué, pour

le

yougosrave M.

Mirankovitch, crest re

vorume énorme des

calculs à effectuer qui

ne

lui avait

pas permis

dratteindre

ra preuve

formelle.

De même que

res

progrès

faits

en océanographie

ont

permis vers

res

années 1960

à

1970

à ra théorie

de

la dérive

des

continents drentrer

par

ra

grande

porte

au

sein

des sciences de

la Terre,

de même lravènement des grands

ordinateurs a

^permis

à ra théorie

de

Milankovitch d'être

prouvée

et

reconnue à

sa

juste

valeur.

En ce

qui

concerne

ra variation

des paramètres de

I'orbite terrestre,

Berger (1980)

obtient les résultats suivants.

^pour _une

ratitude

donnée, pour une

at-

mosphère parfaitement transparente

et

pour une constante

solaire

(actuelrement 1353 Vt/nZ) vraiment

constante, I'insolation

dépend de

I'excentricité de'I,or- bite

de

Ia

Terre autour du

Soleil

(actuellement

e

₌ 0.0167

;

mais 0.005

< e

^<

0.0607, avec une quasi-période de 95,000

ans),

de

I'inclinaison

de

I'axe

de

rotation _{(e =}

23027' actuellement

;

mais 22002'

<

e

< z4oJ0,,

avec une quasi- période _{de 41.000} ans)

et

de

la longitude

du

périhélie

mesurée

à partir

du

point _vernal 1

(précession des équinoxes

;

quasi-période

de

^25.70O

ans).

Ces

valeurs ont été

déduites drun modère du système

solaire

dont

les

^paramètres

ont été suivis,

dans

le calcul

des

perturbations

des planètes

les

unes

sur

res

autres,

durant

5 millions

d'années.

Berger, à la suite

de nouverles données (carottages _des fonds océaniques pour

le rapport

O18/O16), reprend

et ajuste

sa

théorie.

De nouvelles périodes de

variation

des éléments

orbitaux sont

mises en évidence, périodes que

I'on retrouve

dans

les

enregistrements paréoclimatiques du Quaternaire, mais sous une forme combinée

(fig. l).

De nombreux auteurs se penchent

arors sur le

problème, essayant de reproduire

les osclrlatlons

crimatiques

par

des

varlations

simurtanées des paramètres

or- bitaux, affectant à leur tour I'insolation

reçue.

Finalement, Berger

et ar.

⁽¹⁹⁸⁰⁾

font intervenir les variations

mensuelles de

rrinsolation ^(selon ra ratitude), les interactions entre

r,océan

et

^I'atmos-

phère

et les

changements de

I'albedo terrestre

^(en

fonction

de

la

couverture neigeuse),

arrivant à

un modèle reproduisant assez

fidèlement les fluctuations climatiques

des 400

derniers mirrénaires.

Mais

crest surtout rrexcellente

con- cordance avec

les variations climatiques

dédultes des carottages des fonds océaniques

qul est frappante.

0n

peut relever ici

^que

crest

avant

tout

une

déficience

de

la chaleur estivôle

(avec des

hivers

doux)

qui est

capable de

décrencher une

glaciation, et

non une

suite

^d _' hiveÉ,rigoureux (donc pauvres en

J.

précipitations)

comme on

le croit

générarement (Covey, l9g4).

Pour

être

complets, nous

allons

rapidement passer en revue

les autres

théories

gui ont été

avancées pour

expliquer les variations

du

climat, discrètes

ou con- tinues.

-

^Le changement de

position

des

continents à la

surface du

globe : cette

hy_

pothèse

est

parfaitement

valabre,

mais

res

boureversements

climatiques qui

en

résurtent

se

déroulent sur

un

très

^grand

intervalle

de temps, dépendant de ra

vitesse

de déplacement des

continents

(de

lrordre

de

5 à l0

cm/an),

Etle

^per- met,

par

exemple,

d'expliquer facilement la

présence de

traces glaciaires

(roches

polies et striées,

dépôts morainiqued dans

Ie

^{Sahara, Oman} ou

I'Afrique

^du

sud, ceci résultant

du

fait

^que ce

continent était situé à

une

latitude

^plus

australe il y a

300

millions

d'années, Jouxtant

I'Antarctide.

-

^{Le passage} du système

solaire à travers

un nuage de poussières cosmiques :

crest

une hypothèse ad-hoc permettant

d'obtenir

un

affaiblissement (par diffu-

sion et absorption) très

^marqué de

I'énergie solaire

nous

atteignant, et

cela

durant

une période

qui

peut

être très

brève

et bien délimitée

dans

le

^temps.

-

^Des

variations

de

la

I'constante"

soraire : res

mesures

actuerles, qui

s,éten-

dent sur

une durée

d'observation par trop limitée,

ne permettent

ni

de

confir-

mer,

ni drinfirmer cette

hypothèse. Lrastronomie nous enseigne cependant qu,à

très

longue échéance, de

I'ordre

ae

to7 à r08

"n",

^on

^doit

observer une rente augmentation de

ra luminosité

du

soreil :

seron

les

modèles

drévorution stel- laire, le sorell est aujourd'hui

40 %

plus

runineux que

lors

de sa formation (Friedman, 1983).

D'autre part, re

rayon

soraire

sembrerart

être le

^stège de

variations

pérlodiques

(ll

ans

et

⁸⁰

ans),

pouvant

affecter la

constante so_

Iaire.

- ^L'impact

de grosses météorites

sur ra Terre : ra projection et/ou ra vorati- lisation

du

matériel lors

de

I'impact

mettent en suspension des pousslères, aérosors

plus

ou moins volumineux. Le temps de séJour dans

I

atmosphère dé- pendra de

lrartitude atteinte par les partlcures et

^de

leur

masse.

selon

ra grandeur de

lrobjet incident, les effets cllmatiques seront rfolonaux

ou à

l'échelle terrestre. crest

une des hypothèses

qui a été

avancée pour expliquer

la dlsparitlon relativement brutale

des Dinosauriens au début du cénozorque,

iI y a

65

millions

drannées.

Une

variation

de

I'activité solaire ^(cycle

de

lI ans) :

corme

le

relève Le Roy

Ladurie (L967),

on

a

remarqué que

le

réchauffement du XXe

siècle

est

lié à

une

lente

montée de

I'indice dtactivité solaire

^(nombre de taches sur

4.

le disque), alors

que

Ie refroidissement

_{des XVIIe}

et XVIIIe siècles

pouvait

être

mis en

rapport

avec une

activité solaire

spécialement

faible entre

L645

et

L7L7.

Cette activité serait

donc une des causes des

fluctuations climati-

ques, mais de

quelle

_manière

_?

_Aucune

relation

de cause

à effet nfa

pu

être

mi- se en évidence dfune manière précise.

Des changements de

trajectoire

ou

I'établissement

de nouveaux courants marins

cette

hypothèse,

qui a été particulièrement bien vérifiée

dans

Ie

cas de

I'hé-

misphère

sud, est tiée

au déplacement des

continents ; eIIe

lmpllque,donc une

échelle

de temps

très

grande.

L'ouverture, par

exemple, drun

détroit suffi-

samment

large entre I'Australie et I'Afrique

dtune

part, et I'Antarctide dfautre part, a

permis

Itétablissement dfun

courant circumpolaire

sud.0n

a

donc

€ur vers

38

millions

drannées BP, un

refroidissement très

marqué de I,océan (actuellement _appelé

glacial antarctique), alors

que

I,on n,avait

auparavant que des échanges thermiques

intenses entre

hautes

et

basses

latitudes. iefa s'est traduit par

un brusque changement (en ₁₀₅ ans) des faunes

et flores

de ces

régions qui ont

dû

s'adapter à

un

climat

devenu

froid ^(Lorius et âI.,

L977).

Les grandes

éruptions

volcaniques

: elles projettent à plus

ou moins haute

altitude

dans I'atmosphère des poussières

et des

gaz

qui _vont y

séjourner brièvement ou longtemps.

C'est surtout les violentes éruptions

de

l9g0

et L982

(Mt. St.

Helens aux

Etats-Unis et El

Chichon au Mexique)

qui ont

^provoqué

un grand

regain d'intérêt

pour

I'observation

de ces aérosols

et Itétude

de

I'affaiblissement

_du rayonnement

solaire qui

en découle. Cette hypothèse

fal- sant lrobjet

de

cette étude, elle sera

développée dans

les chapitres

suivants.

2.

L'atmosphère

II est peut-être utile à ce

stade du

travail,

de donner un

bref rappel

de Ia

structure

de

la

mince couche gazeuse entourant

la Terre,

Itatmosphère. La den-

sité

de

I'air décroÎt

avec

I'altitude, et cela

d'une manière

exponentielle,

car

I'air est

un

fluide

compressible.

Ainsi, à

50 km,

elle nratteint plus

que Ie

millième

de

Ia valeur

au

sol.

Malgré

cette

décroissance

rapide, Irair est

en-

core

suffisamment dense pour provoquer,

à I00

km, ltéchauffement

jusqurà in-

candescence des

météorites ; ^à

²⁰⁰

[r,

pour empêcher,

par freinage, re

séjour prolongé des

satellites artificlels, €t, entre

70

et

1000 km, pour donner

naissance

à

des phénomènes lumineux appelés

les

aurores

: ce sont

des

collisions

de

partlcules

énergétiques chargées

(électrons et protons)

provenant indirec_

tement du

Soleil,

avec

les

molécules

et les

atomes de Iratmosphère, suivies

5.

drune

désexcitation

dans

Ie visible.

L'atmosphère

est

un mélange de

divers gàzt

parmi

lesquels I'azote,

I'oxygène,

ltargon, la

^vapeur

d'eau et Ie

dioxyde de carbone

sont les principaux.

Ces

deux

derniers sont

en

proportion très variable

selon 1'heure

et Ie lieu.

La température

varie

avec

I'altitude, et c'est

ce

qui a

suggéré

le

découpage

de Iratmosphère en couches concentriques.

0n observe dfabord une première

région qui voit la

température de

I'air décroÎtre si I'on s'élève (le sol réchauffe I'air par

conduction, _convectlon

et

rayonnement

I

^doncr

€r altitude, I'air étant

de moins en moins réchauffé sera

plus froid). Cette

couche

est

appelée

Ia

troposphère. Son

altitude

su-

périeure, Ia

tropopause,

fixée ^par Ia fin

de

cette

décroissance de

Ia

tem,

pérature, est variable selon Ia latitude et la saison :

de

7 à

18 km en pas-

sant des

^pôIes

à I'équateur,

avec des

valeurs entre I0 et IZ

km

aux'Ia- titudes

moyennes. La température

à la

tropopause

est d'environ

55o. Les mouvements de

Itair

dans

Ia

troposphère,

Ies vents, sont

assez

bien

connus.

0n

verra plus loin leur

importance dans

le

problème

qui

nous occupe.

Il

nfest

enfin

pas

inutile

de

relever

que

ctest

dans

cette

couche que se déroule Ie temps

qu'iI fait, Ia

météorologie.

Dans

la

couche

supérieure, la stratosphère, Ia

température dtabord

stable,

recommence

à croitre

^pour

atteindre,

aux environs de 50 km,

à la

stratopause, des

valeurs

comprises

entre

10

et l0o,

selon

Ia saison. Crest

dans

Ia stra-

tosphère que se

constitue la

couche dfozone

0j, à I'altitude d'environ

25 km

(valeur variable selon la latitude et la saison), par réactions

photochimiques des rayons UV

sur

I'oxygène de

I'air

avec absorption

dténergie, puis libération par photodissociation d'03;

en I'absence drozone,

iI nty aurait

pas de

stra-

tosphère.

Les mouvements de

I'air

dans

cette région sont

encore assez mal

connus;

on

Ies

examinera cependant un peu

plus loin

dans

notre

étude.

PIus

haut

encore, dans

Ia

mésosphère

qui s'étend jusqutà environ

B0 km,

la

température

décroÎt à

nouveau

jusqutà Ia

mésopause, pour

à

nouveau

croltre

dans I'ionosphère.

3.

Les aérosols

Depuis quelques annéesr oR

sfest

de

plus

en

plus

rendu compte de

Itimpor-

tance des aérosols dans Itatmosphère. Par

aérosol,

nous désignons une suspension

6. au

sein

drun gaz de

particules naturerles

ou

artlficielles,

sorides ou

riquides, dont les

dlmensions

vont

du centième de micron

à plusieurs

_{dizaines de microns}

(l

micron =

I _u

^m

₌ lO-6 m).

Les

plus petites

_{de ces}

particules restent

en

suspenslon sous

l'effet

^de

lragitation

thermique des molécules de

I'air

^(mouve_

vent

brownien),

leurs

temps de chute pouvant

atteindre

des années. Leur con-

centration

_ne peut pas dépasser

certaines valeurs car, ^par colllsions,

on ob- servera

alors

coalescence

suivle

d'une

rapide

retombée au

sor.

Des valeurs massiques typiques vont de quelques

dizaines

de microgranmes

à

quelques cen_

taines

de milligrammes

pu" rJ.

Le piégeage des aérosols en vue drobservations se

fait à lraide

de

filtres à mailles

prus ou moins

fines

ou drimpacteurs.

0n peut

relever

que

la

matière

interstellaire, à la

base de

la

^formation des

étoiles, nrest rien drautre

qu'un

aérosol très

ténu.

Enfin, les

aérosols

sont le ^point

de

départ

de

la

météorologie crassique, car

res

nuages

et les précipitatlons ont

pour noyaux de condensation

res

aérosols.

Passons en revue

les divers

types d'aérosols.

u) 9tlgilg-g:!rs!9rI9:!I9

Lorsque des météorites

entrent

en

contact

avec I'atmosphère

terrestre,

animées

de

vitesses

de

l0

km/s

et plus,

l'échauffement

produit _conduit à leur

vapori-

sation.

Dans

la ^plupart

des

cas, ce

ne

sont

que des

objets

de masse

faible

(de

I'ordre

du granme),

et

ce ^phénomène

("étoile" filante)

se passe

à

une

alti-

tude

drenviron

100 km. cependant,

lorsque la

^masse de

rrobjet croît, la

^proba-

bilité d'atteindre le sol est plus élevée.

Les

fines

poussières

produites,

_res-

ponsables des nuages

noctilucents à très

^haute

altitude, vont

^peu

à

^peu

descendre rentement

à travers

atmosphère pour

arriver

au

sol.

Le taux moyen

de retombée

est

drenviron 250 tonnes

par jour

pour

la

surface

terrestre.

ce processus

est continu,

rnais

il

^peut

être

exacerbé

lors

^{du passage} de

la

Terre dans

ra

queue drune comète ou dans un groupe de météorites

à retour

périodlque

(par

_exemple,

les

Perséides, en août).

b) gligug-lgrre:lrs

Origine

minérale marine ^:

Lorsqurun

vent fort souffle sur la

mer,

la crête

des vagues

est balayée:

ce

sont les

embruns,

dont la

composition

est celle

de

I'eau

de mer. Ces goutte-

lettes

^peuvent

être

emportées

sur

des

kilomètres à I

'

intérieur

des

tepes €t,

en

s'évaporant,

donner un

résidu

de

sels

formant des

aérosols.

En

outre,

^même

par

temps calme, des

microgouttelettes

(diamètre de

I à I0 _U)

s'échappent

7.

de

la

surface marine sous

I'action

de

bulles

venant r5clater

à la

^surface,

laissant

en suspension un

aérosol lors

^de

leur rapide

évaporation. C'est

Ie

^phénomène de

pétlllement

de

la

^mer, mis en évidence en 196l

par

Blanchard.

Cet

aérosol va,

sous

I'effet

^de

la

convection,

remplir toute Ia

troposphère, servant de germe

principal

de condensation

à la ^plupart

des nuages. La

salinité (faible)

de

la pluie est ainsi expliquée.

La

quantité

annuelle de

tels

aéro-

sols délivrés à

I'atmosphère

est

estimée

à

109 tonnes

(Labeyrie, l97B).

^parmi ces

aérosols, Ie soufre joue

un

rôle important.

En

effet, lI existe à la

sur-

face

de

Ia

^Terre un

certain

nombre de roches

qui

contiennent du

soufre

^(par exemple,

Ie

^gypse CaS0O.2Hr0r

la pyrite

FeS2,

etc.),

roches dont

la

dégradatlon

par lreau et re vent constituera

une source

d'aérosols soufrés.

Dans

les

^océans,

le soufre est

présent sous forme de

sulfates

^(de

calcium,

de magnésium,

etc.)

représentant

environ l0

% de

la

^masse du

se}

marin

(soit

environ 3r5

gr

par

litre

dreau de mer).

La production annuelle

d'aérosols

de

soufre par le

^mécanisme du

pétillement

de

la

mer

serait d'environ

40

mlrlions

de tonnes, pour

toutes les

eaux narines

(Erikson,

_L963,

, I'interface

océan atmosphère représente

ainsi la

source maJeure

d'aérosols sulfate

^(Bonsang, 1982).

- ^0rlgine

^mlnérale

continentale

:

Cet

aérosol

^peut

avoir plusieurs

sources. Soulevé

par Ie vent

dans

les

zones

arLdes,

crest le

vent de sable ou de poussière. Dans

les

chaines de montagnes

de basse

altltude,

couvertes d'une abondante

végétatlon, crest la

^brume bleue,

aérosol

engendré

par I'oxydation

des vapeurs

libérées par les feull1es.

Le phénomène

est particurièrement bien

marqué dans

les

AppaLaches,

sur la côte

Est des

Etats-Unis,

dans

Ia région

des rrBlue Smokiesrr. A

la fin

^du printemps, en

zone tempérée, ce

sont

des nuages de

pollens libérés par la végétatlon,

aéro-

sol

auquel

I'être

humaln peut

être senslble

^(rhurne des

foins).

La première source mentionnée,

d'origlne désertique, étant la ^plus

Lmportante, examinons-la

plus

en

détail.

Cfest

dans

le

Sahara,

le ^plus

vaste

désert

du Glober _Quê

Ie

^phénomène de prise en charge des poussières

par Ie vent a été le

mieux étuOié (Coudé-Gaussen

et aI.

1983).

Depuis longtemps, on

connait les "pluies

^de

sang", les

neiges rouges

ou jaunes

et les

brumes sèches, phénomènes

qui _sont liés.

Mais

ce sont

des événement

ponctuels, et il a fallu

I'avènement des

satellites artificiels et

de

leurs

^photos

à I'échelle

hântsphérique pour

suivre le

déplacement de ces ^pous-

sières. C'est ainsi

que non seulement ItEurope

reçoit

ces tithométéores saha-

riens,

mais encore

ItAtlantique, les

^Caraibes

et le

Sud des Etats-Unis.

8.

Plusieurs dizaines

de

milliers

de tonnes de poussières

traversent ainsi lrAtlantique

annuellement. Ce phénomène

est

en

outre

encore observé dans

le Pacifique nord, Ies régions

désertiques de

I'Asie centrale

en

étant les

pour- voyeuses.

Lors

de tempêtes,

les grains

de sable se déplacent au voisinage du

sol par saltation et

roulement

;

^en

effet, Ieur

diamètre minimum

étant

conven-

tionnellement fixé à environ

50 liffir

ieur

^masse

est trop

élevée pour pouvoir

être

soulevée

très haut et être transportée

au

loin.

Par

contre, Ies

poussières (diamètre de

t à

20 um) fleuvent

être

entralnées

à

des

milliers

de mètres

d'al- titude et

des

milliers

de

kilomètres

de

distance.

La

caractéristique

des mi-

Iieux arides étant

I'absence

dreau,

même dans

la

basse troposphère,

les

^pous-

sières

peuvent

y rester

en suspension assez longtemps.

Elles

ne

joueront

donc

pas

Ie rôle

de noyaux de condensation

et

ne

seront

qutoccasionnellement rabat-

tues

au

sol ^par les pluies : ce sont les

brumes sèches en bordure des

ceintu- res

désertiques

subtropicales

nord

et sud, ainsi

que dans

les déserts froids (Antarctide).

_{Un phénomène}

similaire

s'observe

sur Ia

planète Mars.

Le déplacement

horizontal

des poussières accompagne en général

les

^grands cou-

rants

de

Ia circulation

atmosphérique.

L'atizé

^(NE-SW

à

E-}V) prend en charge ces aérosols selon un cheminement

plus

ou moins

parallèIe à I'équateur.

Les

retombées se

font

en cours de

route sur plusieurs jours,

selon

la

^masse des

particules, la vitesse et Ia

turbulence du

vent, leurs altitudes, la

rencontre avec des masses

d'air

humide,

etc.

Des

vitesses

de chute typiques

vont

de quel- ques décimètres

à

quelques mètres

par jour.

0n peut

relever enfin

^que

les

volcans produisent également un

aérosol

miné-

ral,

mais nous

lui

réserverons un

chapitre à part plus loin.

Origine

organique, marine ou

continentale

:

Les aérosols ayant une

origine

organique

sont

en majeure

partie à

base de

soufre. Cfest à la suite

de

Ia

découverte de

particules

de

sulfate

dans

la

basse

stratosphère

^(Junge

et âl.rL96L)

qu'un

intérêt a

commencé

à

se manifes-

ter

au

sujet

de

lrorigine

de

ce soufre €t,

par voie de conséquence,

sur

son

cycle

dans Iratmosphère. Nous ne

parlerons

dans ce paragraphe que du soufre

drorigine naturelle, dont les

^sources

sont la

biosphère,

Ies

sources minéra-

les

océaniques ayant

déjà été traitées.

Les volcans produisent _également un

aérosol

de

soufre et

de carbone minéral, mais

cela sera traité plus loin.

Lfimportance de

Ia

biosphère

est

grande

puisqu'elle est à ltorigine

de près du 50 % du

soufre

atmosphérique.

Il est li-

béré sous forme de composés gazeux

dont I'oxydation conduit plus

ou moLns

ra-

pidement

à Ia

formation de

sulfates.

Mais

c'est surtout la

^biosphère océanique

o

qul

apporte

la ^plus forte contribution (2/3), la

^biosphère

continentale four- nissant le reste.

Le

soufre est lrun

des composés

les plus

importants de

la

matière organique ^(après

C, H,

O

et N).

Absorbé sous forme de

sulfates, iI

^est

plus tard tibéré lors

^des transformations

et

des dégradations

naturelles

des

végétaux

terrestres et

des organismes

marins,

sous forme de

sulfure

drhydrogène HrS ou de

sulfures volatiles ^(par

exemple,

le ^sulfure

de diméthyle CH3SCH3).

Pénétrant dans I'atmosphère, ces composés soufrés ne

tardent

^pas à

y être trans- portés, puis

oxydés. En présence drozone

0r,

d'oxygène atomique, de radicaux

Iibres

(hydroxyle H0, ou perhydroxyle

H0r),

on

obtient

du dioxyde de soufre

S0r.

Selon

Ia

concentration de ces gaz ^(donc selon I ^I environnement )

, la

^durée

de

vie

^des composés soufrés dans l,atmosphère

varie

de quelques heures

à

^quel- ques

mois.

Le S0,

n'est

cependant qu'un

produit lnterrnédiaire, car iI

va

être

oxydé pour donner des

sulfates, réaction favorisée par la

présence de

parti- cules

hydratées

:

on

obtlent

en phase aqueuse HS03

et S0r, puis I'ion sulfate S0[

en présence d'oxygène ou drozone

dissous : le milieu

atmosphérique nuageux

est

donc

très favorable à cette sulte

de

réactions,

Le S0, peut

d'autre part être

absorbé directement

par Ia surface terrestre, continentale

ou marine, absorption

plus _rapide

_dans

le

cas drun

mlrieu

basique

(sor _carcaire

_{ou surface} de

I'océan). Ctest ainsi

^que

la moitié

du S0, de

Ia

basse troposphère dlspa-

raÎt

en une journée

par transformation

en

sulfate et

que 20

à

25 %

disparais- sent par

absorption au niveau du

sol

^(Nguyen

et al.,

^L9751

.

Le

cycle

^du

soufre est alors bouclé. Il est

cependant

clair

que

Ia répartition

du soufre

tant horizontale

que

verticale

dans

la

troposphère

est loin d'être

^homogène

puisqu,'ll y a

des

lieux

de production

priviléqiés.

Des recherches

à

ce

sujet sont

en cours présentement.

- ^Orlgine

anthropogénique :

l.

^l-es explosions nucléaires

0n se

souvient

qu'au

milieu

des années

50, certains

pays (Go, _URSS, USA)

avaient entrepris

un

véritable feu dtartifice nucléaire.

Ces essais

ont

eu pour

seul mérite d'avoir

des retombées

(l) positives

pour quelques domaines des

Sciences de

la Terre

(Météorologie, Sismologie

et

connaissance du Globe, entre

autres).

En

effet, Iors

de

I'explosion dfun

engin atomique ou thermonucléaire au-dessus

du sor, la

^{prus grande}

partie

du combustible ^(uranium

et

plutonium)

est

transformée en

produits

de

fisslon qui sont projetés

dans Iratmosphère.

L'aérosol

formé occupera un volume de

plusieurs kr3

après quelques dizaines de secondes

déià,

aérosol formé d'éléments presque

tous radioactifs,

_Qui se

disperseront

dans

la

troposphère.

L'extension

se

fait

principalement

à la Ia-

tltude

de

I'explosion.

Peu

à

peu

interviendra

une

dispersion

hémisphérique

10.

dfune

fractlon drentre euxrles plus ténus, Ia plupart étant déjà

retombés au

sol.

Lorsque

Ia

détonation

n'a

^pas

lieu

en

altitude,

mais au

sol, ce

sont d'énormes

quantités

de poussières

qui sont

mises en suspension avant

d'être

véhiculées

autour

du

globe. Et lorsque I'explosion est particulièrement

puis-

sante, la

convection engendrée

par I'intense

chaleur dégagée pourra amener ces

aérosols jusque dans

la

basse

stratosphère.

La

dispersion

se

fera cette fois

^à

1'échelle

du Globe,

€t le

temps de résidence se comptera en années. Crest de

cette

époque que

datent les

premières études

s{lr les aérosols, Ieur

transport

et leur

^temps de résidence dans lratmosphère. En

effet, certains

isotopes

(comme

le tritium Hi,

de période 13

ans) ont

pu

être utilisés

comme traceurs, puisquron

connaissait

exactement

I'heure et le lieu

de

Itinjection.0n a ainsi

pu

suivre

avec

précision les

mouvements des masses

drair.

Tout récemment,

ce

problème des aérosols mis en suspension dans I'atmosphère

Iors d'un

éventuel

conflit nucléaire

d'envergure,

a été Itobjet

^d'études

pluridisciplinaires

(Covey

et aI.,

1984) ^:

les

perspectives

climatiques à courte et

^longue échéance semblent devoir

être très

sombres,

I'altération

des températures

à l'échelle

mondiale ayant des

implications

importantes dans de nombreux domaines

(climat,

alimentation, niveau des océans, etc.

).

. 2.

^{Les aérosols}

industriels

Lrindustrie

humaine engendre constamment de

multiples

aérosols

artificiels.

Les concentrations

sont plus

élevées

près

des

lieux drorigine,

mais

certains ont déjà

envahi

la

planète

entière.

Que

cela soit

dans

les

mines

et les

car-

rières,

où

les

machines

et les

explosions

llbèrent

des poussières minérales qui

vont affecter les voies respiratoires

des

travailleurs (ta silicose),

ou au

voisinage des

industries

chimiques

et métallurgiques,

où des fumées contenant des matières en suspension

vont

se répandre dans I'atmosphèrer

ofl sfest très tôt

préoccupé de mettre au

point

des

filtres et autres

techniques permettant de

Ies éIiminer :

ttcyclonestr enlevant

les

^grosses

particules,

"scrubbersrr extrayant

le S0.

_z

et I'acide sulfurique par

passage

sur

du

calcaire

ou

par lavage,

pré-

cipiteurs électrostatiques nettoyant Ie

^{99 %} des poussières en suspension.

Nous avons

parté

précédemment des aérosols soufrés

d'origine naturelle

^(mers

et continents).

Leur masse

est

actuellement du même

ordre

de grandeur que

celle

due

à la

production _{humaine. Le S0Z} anthropogénique

provient

de

la

combus-

tion

des hydrocarbures

et

des charbons

(dont les

0.15

à

3 % en

poids sont

cons-

titués

de

soufre)

dans sa majeure

partie, Ie reste

provenant des

industries

chimiques

et métallurgiques.

Ces problèmes

sont à Irordre

du

jour

actuellement ^:

les pluies acides

^(pH de

3 à 4.5 ; pluieftnormale" :

^de

5 à 5.6)

dans les

II.

rqtions

ou sous

le vent

des zones

industrierles ; le

^plomb dans rressence

(sous forme de

tétraéthyle), à r'action antldétonante, est

_{{lalement un aérosol}

libéré

dans I'atmosphère,

nuisible à ra

santé

(le

saturnisme chez

les

Romalns,

ou enpolsonnement au plomb), de même que

les flbres

dramiante

(elres

_sréchap- pent des

patins

de

freins lors

du

frelnage

ou des panneaux

ignifuges),

Ies

insectlcides dlvers, les

.propulseurs dans

les

bombes ou

,,sprayr, les

solvants,

etc.

Finarement,

les feux

de

forêts

décrenchés

par

rthorme,

ont

vu

reurs

fumées

se déplacer

très loln.

En 1950

par

exempre, de

telres

fumées produrtes dans

IAlberta

^(canada),

_{ont été}

observées en Europe

par leurs effets sur la

lumière

solaire (Solell et

^Lune bleus).

L2.

II.

^VOLCANS ET ERUPTIONS

Le

sujet principal

de

cette

étude

étant I'influence

des grandes éruptions volcaniques

sur

I'atmosphère

et les climats, iI est ^peut-être

bon de rappe-

ler les divers

types de volcanisme

et

^de mettre en évidence ceux

qui

sont capables d'engendrer

les

phénomènes

qui vont être

présentés

plus

en

détait

dans

les chapitres qui

suivent.

Un volcan

est

un

orifice à Ia

surface des

continents

ou au fond des océans par

Iequel

s'échappent des

produits

gazeux, accompagnés ou non de phases

solide et/ou liquide. Lrorifice peut

se présenter sous

Ia

forme drune

fissure

(éruption fissurale),

ou

bien

se

trouver à I'intersection

de deux ou plusieurs

fissures, ctest-à-dire

donner naissance

à

une ouverture

plus

ou moins

cir-

culaire ^(éruption centrale).

^,

La composition de

la lave

émise, dépendant elle-même de I'environnement dans

lequel

se

situe le volcan,

aura une grande importance

sur le type

de volcanis-

me observé.

Plusieurs classifications d'éruptions

ayant

été

proposées, _nous en présentons une quelque peu

simptifiée

^:

type fissural :

on observe de volumineux épanchements de

lave fluide, le

phénomène

se faisant

généralement d'une manière calme, sans explosions,

même

si

des

fontaines

de

lave sont parfois

observées (querques centaines de

mètres de

hauteur).

Comme exemple-typer oh

a les

volcans

drlslande (à

Hawaii également, mais

crest

un

type fissurar prus localisé).

type strombolien: lraccès

du magma

à Ia

surface

nrest, ici

également, pas

entravé, €t les

épanchements, assez

fluides,

mais occasionnels,

sont

accom- pagnés de

projections ntatteignant

qurune

faibre

hauteur (quelques centaines de mètres) au-dessus du

cratère.

Le

Stromboli,

en

Sicile, est

I'exemple-type de

cette activité.

type vulcanien : la viscosité

de

la lave

augmente

et eIIe

entrave

Ie

^dé-

gazage.

EIle

sera

brisée

en fragments,

blocs et

cendres,

lorsque Ia

^pression

des gaz deviendra

trop forte.0n

observe

alors

des explosions occasionnelles,

parfois violentes.

Les

altitudes atteintes par les

téphra peuvent

être

élevées

(plusieurs kilomètres).

L'exemple-type de

cette activité est le

volcan Vulcanor

۔ Slcile.

type ultra-vulcanien :

lrénorme pression des gaz accumulés

produit

une

très forte explosion, projetant

du

matériel pulvérisé,

en maJeure

partie

ancien, jusqu'à plusieurs kilomètres d'altitude.

Les maarsr ou cratères

13.

d'explosion,

de

I'Eifel ^(R.F.A.),

actuellement

remplis d'eau, sont

les exemples-types de

cette activité.

- type plinien : crest

une phase paroxysmale des types strombolien

et

^vulca-

nien.

Une

éruption peut

souvent débuter de

cette

manlère,

surtout

après une

Iongue période

d'inactivité

(débourrage de

la

cheminée).0n

a éjection

de gaz

et

^de

lave pulvérisée à très

haute

altitude

(une ou

plusieurs

dizaines de

kilomètres).

Un épanchement de

lave plus

ou moins visqueuse

peut

suivre.

Exemple-type

: le

Vésuver

€fl Italieo

types doméen

et

^péléen

: la lave très

visqueuse ne

s'écoule

pâsr

et s'ac-

cumule

sur I'orifice

de

sortie,

formant un dôme ou une

aiguille, dont

^on

peut avoir parfois l'écroulement. Il

sera accompagné drun brusque dégazage

avec

formation

de "nuées

ardentes", l'explosion

pouvant

être dirigée

vers

Ie haut

ou

latéralement.

Lrexemple-type

est celui

^de

la

^Montagne PeIée, ^à

la

Martinique.

Nous serons

surtout

concernés

par les derniers

types de volcanisme mentionnés,

à savoir les

types

ultra-vulcanien, plinien et

^pétéen,

dont I'activité

est

surtout explosive. Crest

en

effet

ces manifestations

qui sont les ^plus

sus-

ceptibles dtinjecter

dans

la

troposphère

et la

stratosphère des téphra et des

gdz, c'est-à-dire

^des

aérosols, qui vont y rester

en suspension plus ou moins longtemps.

It est vrai

cependant qu'une

activité effusive délivrera à

I'atmosphère

d'importants

volumes de gaz (H20, S0Z, H2S

et

COZ) entre

autres,

mais

its n'affecteront

pas son

état d'équilibre à

longue échéance.

Les

produits

émis

durant I'activité explosive sont

des matériaux

pyroclasti-

ques

solidesr

ou

téphra,

de granulométrie

variée : Ies

cendres

et

^les

poussières

ont

un diamètre

inférieur à 0.2

mm,

Ie

sable volcanique de O.2

à 2

ffiffir

et les IapiIIi

^un diamètre

jusqu'à

₃₀ mm. De grandes

quantités

des mêmes gaz

produits par I'activité effusive sont

également émises. Les maté-

riaux

volcaniques

solides sont

classés en basiques ou

acides, selon leur

contenu en

silice Si02.

Les téphra

et les laves

acides

ont

un contenu de

silice

supérieur

à

60 %

et sont

également

clairs

^(exemple

: dacite, rhyolite).

Les

téphra et les laves

basiques

ont

un contenu de

silice inférieur à

50 % et

sont

généralement de

couleur

sombre (exemple

: basalte).

Pour un pourcentage de

silice entre

50

et

60, on

parle dtun type intermédiaire, à teinte

^géné-

ralernent

grise

^(exemple

:

andésite )

.

^Comme

iI existe

une

relation ^lentre

^Ie

degré

d'acidité

du magma

et

sa

viscosité, la viscosité croissant

avec Ie contenu en

silicer oî

se rend compte que

les

volcans

les plus explosifs

et

par Ià les ^plus

susceptibles

d'lnfluencer Ie climat, seront localisés

dans

14.

les régions à

magma acide dures continentales.

:

zones de subduction,

arcs insulaires

ou bor-

i:. I

15.

III.

^LES POUSSIERES VOLCANIQUES DANS L 'ATMOSPHERE

Nous avons vu aux

chapitres I et II quelles

pouvaient

être les

^origines

possibles

des aérosols en suspension dans I'atmosphère. Cependant, nous ntavons pas

précisé quelles altitudes ils

^pouvaient

atteindre, ni quelles étaient

Ieurs

dimensions. En

outre,

^pour

notre

étuder

ce

ne

sont

^pas

les particules injectées

dans

la

troposphère

qui vont être

importantes

par leurs effets à long

^terme

sur le climat,

^mais

celles atteignant Ia stratosphère,

où

le

temps de résidence

est

beaucoup

plus long: iI n'y a

pas de

précipitations

pour

les rabattre

au

sol.

I.

Dimensions

et altitudes

La dimension des poussières stratosphériques

a

d'abord

été

déduite de'Ieurs

effets optiques, c'est-à-dire à I'aide

de

Ia diffusion

de

la

lumière

solaire qu'elles produisaient.

PIus récemment, des mesures

in situ ont été effec- tuées. Si les particules ont

des dimensions

petites

ou semblables

à Ia

lon- gueur d'onde ^À de

Ia lumière incidente ^(environ 0.6

pm pour

le visible), alors les courtes

longueurs d'onde

sont plus diffusées

que

les

longues,

selon la loi

de Rayleigh

en tlXa I c'est I'origlne

^du

^bleu

^du

ciel,

des brumes

et

^fumées

bleuâtres, etc..

Le nombre des

particules diffusantes peut

augmen-

ter :

occasionnellementr

pôr injection

dans I'atmosphèrer ou régulièrement, au

lever et

au coucher du

soleil,

lorsqutune grande masse

drair est traver-

versée

par les

rayons. 0n observe

alors

un appauvrissement en

radiations bleues, la

lumière

solaire

tend

alors vers Ie

jaune-rouge

: ciel

rougeoyant,

Soteil et

Lune rouges. Cela implique des diamètres de

particules voisins

^de

0.5

pm. Drautre

part, si les particules voient leur

diamètre

croitre, celui- ci devient

^grand

par rapport

au

bleu (0.4

Um), mais du ^même

ordre

ou plus grand que

la

longueur dronde du rouge

(0.7

_{Um), ce sera}

alors Ie

^{rouge qui}

sera

diffusé fortement,

conduisant même

jusqu'à

_sa

disparition :

on peut

alors

observer un

ciel vert, Ie

matin ou

Ie soir, Soleil

^{ou Lune}

verts,

bleus,

gris

ou

blancs, ceci

pour des diamètres de

particules

de

I à 5

pffi.

Parfois, drautres

phénomènes optiques peuvent

être

^{observés, comme} 'fl'anneau ^de

Bishop" : crest

un

cercle blanc à

bords

colorés, centré sur le Soleil

;

il est

analogue aux

halos

des brumes

arctiques

ou des

cirrus.

Le rayon du

cercle varie

en

fonction inverse

du dlamètre des

particules

ou des

gouttelettes

20o pour un diamètre de

0.8 à I

_Uffir

et

38o pour

0.5

pffi. Les diamètres doivent êure

tous

assez

similaires, sinon le

^phénomème

devient

incohérent

et I'on

L6.

ntobserve

plus

qu'une zone

claire

entourant

I'astre.

De

tels effets ont

été rel-evés

durant

des mois ou des années après de grandes

éruptions

volcaniques.

Très récenrnent,

à la suite

de

Ia violente éruption

de

EI

Chichon au Mexique,

I'anneau de Bishop

a été

observé en

Arizona,

accompagné de crépuscules aux

couleurs flamboyantes (Meinel

et ôI., IggZ).

Mais

crest surtout la

gigantesque

éruption

du Krakatoa (Indonésie) en

lgg3, gui a été le point

de départ des

observations ayant

conduit à I'explication scientifique

du phénomème

(voir, par

exemple,

Dufour, lB85).

Auparavant, en

effet, c.'était surtout les

af_

faiblissements

de

la lumière solaire qui avaient été les plus ressentis

par

Ies populations, à

cause de

leurs effets sur les récoltes.

En

l7g3r

ofl se

plaignit

dans

toute

lrEurope

et

I'Amérique du Nord, dfune brume sèche que

Ie Soleil avait

de

Ia

^peine

à traverser: il

ne devenait

visible

qu'après

avoir atteint

une hauteur

de

L7o au-dessus de

I'horizon,

corTme

Ie

rapporte

B. Franklin, alors

en mission

à Paris. L'hiver suivant fut très rude,

€t

cette perturbation climatiQuer

due

à Ia

grande

éruption

du

Lakir

€1 Islande,

et

de I'Asamar ôu Japonr €n 1783,

a peut-être été le

détonateur de

la

Révo-

Iution

française.

Lors de

I'apparition

de phénomènes

célestes

(crépuscules rougeoyants)i par exemple,

I'altitude h

de

la

couche de poussières responsable du phénomène

peut être déduite facilement

de

la fig. Z

^(Lamb, L97O)

;

^{on en}

tire I'ex-

pression

liant I'altitude et I'angle solaire

sous

I'horizon

:

a) h

_{= R(sec}

L/2 -f

)

b) h=R(sec^-I)

où A

est ra

dépression du

Soteil(en

degrés sous

I'horizon).

Lors d'une

observation

faite à

Genève

le Il janvier

1984,

la

présence drune zone

très

rouge dans

le ciel à

environ 40o

d'élévation

maximum,

Ie Soleil étant alors à

50 sous

I'horizon,

nous donne en

appliquant cette

formule _une

altitude d'environ

24 km pour

les

poussières responsables de

ce

phénomène.

Il s'agit

dans

ce

cas de

la

couche

d'aérosols

due

à l'éruption d'El

Chichon, dont nous

parlerons plus loin.

A.

Heim,

Ie

grand géologue,

a écrit

un ouvrage

sur les

couleurs du

ciel

(Heimr

l9I2). Il y décrit

non seulement

les effets

de bleuissement du paysa- ge

par Ia

brume, It"AlpenglÛhn'r

et Ies diverses teintes possibles

au couchant

et

au

levant,

mais

aussi les effets

atmosphériques de

ltéruption

du Krakatoa.

Cfest alnsi

que

par la relation

géométrique _donnée

ci-dessus,

Heim

et

dfautres ont tiré

des

altitudes

maximum de 50

à

70 km pour

les

poussières de

ce dernier

volcan.

L7.

Drautres poussieres

eruptives ont atteint

des niveaux

plus

éIevés

: celles

de

l'Agung (BaIi,

L963), 30

à

50 km

;

^{du Bézydmany (URSS, Lg56), 45 km}

environ,

de même que

celles

du Vésuve

(f63f) ;

^de

I'Hekla (Islande,

L947), 27 km,

ainsi

^{que du Tambora}

(rndonésie, rgr5) ;

^{du Mont}

^Spurr

^{(Araska, r9s3),}

22

km; et

^de

I'Etna ^(teee1,

14 km.

Plus

près de nous dans

le

^temps,

celles produites par Ie

Mont

St.

Helens

(Etats-Unis,

₁₉₈₀₎

ont atteint

un peu moins

de 20 km,

et celles

de

Et

Chichon (Mexique, L982), de 20

à

35 km. Nous parle- rons de ces deux

éruptions

urtérieurement

plus

en

détail.

Les

aérosols,

mis en suspension dans Itatmosphère,

vont y

descendre

lente-

ment. Lamb

(L970),

adaptant des

valeurs

de Humphrey,

calcule les

vitesses de retombée des poussières atmosphériques, basées

sur Ia loi

de Stokes pour des

particules

sphériques, en chute

libre

dans de

I'air

calme,

€t it

^en

déOuit des temps de

séjour

dans

Ia stratosphère (voir fig. 3).

^Une

fois

Ia tropopause

atteinte,

ce

nfest

en

effet ^plus

^qu'une question de

jours

pour

arriver

au

sol, les

météores de

la

troposphère se chargeant de son nettoyage.

Les

valeurs calculées

semblent consistantes avec

les

observations,

bien

^que

Ies particules (les _téphra)

_ne

_soient

souvent pas sphériques

et qu'iI

existe des déplacements

dtair

dans

Ia

stratosphère.

0n

peut relever enfin

que

les

dimensions des aérosols déduites de

leurs effets

optiques

ont été par la suite

confirmées

lors

de préIèvements

effectués in situ

^(Junge

et al., 196I I

^{Mossop, L964). La}

fig. 4

nous montre

Ia distribution

obtenue en

fonction

du

diamètre,

pour des mesures effectuées dans

Ia stra- tosphère, entre

LZ

et

30 km. Des mesures encore

plus récentes,

obtenues

à

Ia

suite

des

éruptions

du

St.

^Helens

et

de

Et

Chichon,

seront

données

plus loin.

2.

Dispersion des aérosols dans

la

stratosphère

D'après

les

observations de

dérive

des

ballons stratosphériques,

d,après

Ies traceurs radioactifs libérés par les

explosions

nucléaires,

dtaprès

Ie

déplacement des masses d'ozone

selon Ia

saison

à partir

des zones de

production, et d'après

des modèles physiques (conservation _{du moment angu-}

laire

des masses

d'alr,

échanges thermiques équateur/pôtes), peu

à

peu on

a

pu

cerner les

mouvements de

I'air

de

la

moyenne atmosphère.

Cfest ainsi

quton

peut les répartir

en

divers

secteurs.

0n observe, dfune

part

une

circulation raplde zonale

(déplacement selon

Ies parallèIes)

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