Bien qu’objets microniques, les aérosols atmosphériques jouent un rôle clé dans le fonctionnement du système terrestre. Environ trois milliards de tonnes de particules sont injectées chaque année dans l’atmosphère par des processus naturels (érosion des sols, éruptions volcaniques, embruns océaniques...) ou par les activités humaines (activité industrielle, circulation automobile, feux...). Ces aérosols résident en moyenne une semaine dans la troposphère. Durant cette période, ils absorbent ou diffusent une partie des rayonnements solaires et telluriques (effet direct) ; ils interviennent dans la formation des nuages et influencent leur durée de vie et leurs propriétés optiques (effet indirect). Par ces deux effets, les aérosols affectent de façon significative le bilan radiatif terrestre. De part leur petite taille, ces particules sont soumises à un transport atmosphérique à longue distance (plusieurs milliers de kilomètres). Cette capacité au transport fait que pour certains écosystèmes, et pour certains éléments, les aérosols constituent le vecteur majeur de leur cycle biogéochimique.

Au cours des quinze dernières années, l’Insu a mis en place différents programmes pluridisciplinaires autour de cette thématique. Les principaux résultats obtenus portent sur :

• Les aérosols d’origine désertique, première source mondiale d’aérosols. Dans le cadre du Programme Erosion Eolienne en Régions Arides et Semi-arides (Pacb et Pnca), les premières climatologies satellitaires des zones source et des trajectoires de transport des aérosols sahariens ont été établies. Elles ont mis en relation la variabilité annuelle des transports de poussières avec l’oscillation nord-atlantique. Parallèlement, une modélisation des processus d’émissions de poussières, prenant en compte les hétérogénéités des états de surface (en particulier la rugosité de petite échelle), a été développée, validée et insérée dans un modèle global de transport afin de simuler l’impact radiatif direct de ces aérosols qui peut atteindre une dizaine de watts par mètre carré sur l’Atlantique nord tropical.
  
  
• Les aérosols carbonés, qui sont des aérosols particulièrement absorbants. Pour ces aérosols, la zone tropicale constitue une région-source majeure en raison de la fréquence des feux de biomasse. Les études menées en particulier lors des campagnes Decafe et Expresso (Pacb et Pnca) ont permis de déterminer à la fois les processus de formation de ces particules en liaison avec le type de combustion, d’évaluer l’intensité de leurs émissions et de fournir une spéciation précise des particules carbonées. Un inventaire global des sources de ces particules a été réalisé pour simuler leur impact radiatif.
  
  
• Sur les aérosols de sulfates dont l’augmentation au cours de la période industrielle est susceptible de constituer un forçage climatique significatif. Le travail a principalement porté sur la modélisation de leur impact radiatif direct et indirect. Les résultats obtenus ont montré la sensibilité des simulations aux propriétés physico-chimiques et optiques des particules et à la représentation des systèmes nuageux. Ils montrent également clairement la nécessité d’acquérir des données expérimentales supplémentaires.
  
  
• Sur les aérosols métalliques et les nutriments. Ces espèces ont un impact potentiel positif ou négatif sur le fonctionnement des écosystèmes. L’effort, développé en particulier dans le cadre Eurotrac, a porté sur la quantification de ces apports dans des écosystèmes régionaux comme la Méditerranée occidentale et sur la détermination des processus contrôlant la fraction de ces apports assimilable par la biosphère.
  

Actuellement, la priorité est de disposer d’outils numériques permettant d’évaluer précisément quel a été et quel sera le rôle climatique de ces aérosols. Les efforts sont orientés vers l’inclusion des différentes paramétrisations développées pour chacune des espèces dans un modèle climatique global. On espère ainsi pouvoir mieux prendre en compte les interactions entre les différents types d’aérosols. Ces efforts portent également sur la participation des équipes françaises à des campagnes internationales intensives (comme Ace-2 ou Indoex) qui fournissent à la fois le support au développement de paramétrisations plus adaptées et les moyens de valider et contraindre les simulations numériques. Ces campagnes bénéficient naturellement des développements instrumentaux réalisés dans les laboratoires comme le radiomètre Polder (aéroportable et satellisé) ou le Lidar aéroporté Leandre.