Nuages stratosphériques polaires composés d'acide nitrique et d'eau
(Section 2.6.2)Définition
Nuages stratosphériques constitués de particules plus petites et moins nombreuses qu'un nuage stratosphérique polaire composé de cristaux de glace, et qui existent à des températures pouvant aller jusqu'à 6 °C au-dessus du point de congélation et contiennent des hydrates solides ou des gouttelettes de solution liquide d'acide nitrique et d'eau.
Constitution physique
Des nuages stratosphériques polaires composés d'acide nitrique et d'eau peuvent apparaître à des températures inférieures à −78 °C environ. Ces nuages contiennent deux types de particules issues de la co-condensation de l'acide nitrique et de l'eau. Les particules qui peuvent exister à −78 °C sont des particules d'acide nitrique trihydraté où chaque molécule d'acide nitrique est liée à trois molécules d'eau; toutefois, comme les nuages troposphériques surfondus, l'acide nitrique trihydraté ne peut pas se former à −78 °C en raison d'une barrière de nucléation. À 3 °C en-deçà de la température de l'acide nitrique trihydraté, l'acide nitrique et l'eau se co-condensent sur des aérosols stratosphériques d'acide sulfurique pour former des particules liquides surfondues par rapport à l'acide nitrique trihydraté, constituant ainsi des gouttelettes surfondues de solution ternaire. Aucune barrière de nucléation n'entrave la formation de gouttelettes surfondues de solution ternaire.
La taille des particules d'acide nitrique trihydraté est de l'ordre de 1 à 10 μm de diamètre, mais la densité numérique est très faible. La densité numérique des particules surfondues de solution ternaire est beaucoup plus élevée, mais leurs dimensions sont généralement inférieures à 1 μm. Compte tenu de la petite taille des particules surfondues de solution ternaire et de la faible densité numérique des particules d'acide nitrique trihydraté, ces nuages stratosphériques polaires sont beaucoup plus difficiles à observer à l'œil nu et ne présentent pas les couleurs brillantes des nuages stratosphériques polaires composés de cristaux de glace. Auparavant, ces nuages étaient classés par types en fonction des différences dans les mélanges d'acide nitrique trihydraté et de solution ternaire surfondue telle qu'elle est mesurée par lidar, mais en fait, ces mélanges de types de particules forment un large continuum.
La glace, l'acide nitrique trihydraté et les nuages stratosphériques polaires composés de gouttelettes liquides surfondues de solution ternaire contribuent tous à la destruction de l'ozone stratosphérique polaire et à la formation du trou d'ozone. Ils produisent des surfaces permettant de convertir des formes inoffensives de composés chlorés en composés actifs qui détruisent l'ozone par réaction catalytique. En outre, la formation des nuages entraîne le retrait de l'acide nitrique gazeux de la stratosphère, qui pourrait ralentir la déperdition d'ozone en reformant des formes inoffensives de composants chlorés.
Remarques explicatives
Les nuages stratosphériques polaires se présentent uniquement en hiver ou en période hivernale dans les régions de hautes latitudes, lorsque les températures de la basse et moyenne stratosphère tombent en-dessous de −78 °C pour l'acide nitrique trihydraté, de −81 °C pour les nuages stratosphériques polaires composés de gouttelettes liquides surfondues de solution ternaire et de −85 °C pour les nuages stratosphériques polaires composés de cristaux de glace. Les meilleurs moments d'observation se situent avant le lever du Soleil et après le coucher du Soleil pendant la période de crépuscule civil, lorsque le Soleil est situé quelque part entre 1° et 6° au-dessous de l'horizon.
L'acide nitrique trihydraté et les nuages stratosphériques polaires composés de gouttelettes liquides surfondues de solution ternaire sont plus diffus et ne présentent pas les couleurs brillantes du nuage nacré. Des nuages stratosphériques polaires composés d'acide nitrique et d'eau peuvent apparaître comme un voile jaunâtre mince recouvrant une grande partie du ciel. Ils peuvent être confondus avec des cirrostratus ou une couche de brume sèche, mais une mince structure horizontale peut être visible près de l'horizon, et s'ils sont dans la stratosphère, ils peuvent être observés bien après le coucher du Soleil.