LUNAE-Volc

1 – Introduction projet LUNAE-Volc

Les aérosols sont des particules solides ou liquides en suspension dans l’atmosphère, dont la taille varie de quelques nanomètres à plusieurs dizaines de micromètres. Ces particules jouent un rôle crucial dans les processus atmosphériques, notamment la formation des nuages, la qualité de l’air et le bilan radiatif de la Terre.
Les aérosols volcaniques troposphériques sont émis lors d’éruptions de faible intensité. Ces particules restent confinées dans la troposphère, où elles sont rapidement éliminées par les précipitations et la gravité, limitant ainsi leur durée de vie à quelques jours ou semaines. Par conséquent, leurs effets climatiques sont généralement localisés ou régionaux et de courte durée. Cependant, des études récentes suggèrent que l’impact radiatif de ces petites éruptions pourrait être plus significatif qu’on ne le pensait auparavant. Bien que chaque événement soit de faible intensité, leur fréquence élevée pourrait, de manière cumulative, exercer une influence non négligeable sur la variabilité climatique.
En revanche, les aérosols volcaniques stratosphériques proviennent des grandes éruptions explosives capables d’injecter des particules dans la stratosphère. Une fois dans cette couche de l’atmosphère, les cendres volcaniques subissent des transformations chimiques, se convertissant en particules d’acide sulfurique (H₂SO₄). Par la suite, ces particules se condensent pour former les aérosols sulfatés. Ces aérosols peuvent persister dans la stratosphère pendant 1 à 3 ans, influençant le climat global en augmentant l’albédo terrestre (en réfléchissant le rayonnement direct), ce qui provoque un refroidissement de surface. Simultanément, ils absorbent le rayonnement infrarouge terrestre, entraînant un réchauffement localisé de la stratosphère. Ces forçages radiatifs opposés perturbent le système climatique global, faisant des grandes éruptions volcaniques stratosphériques un moteur clé de la variabilité climatique naturelle.
Bien que les impacts climatiques des éruptions volcaniques soient bien documentés, certains mécanismes restent mal compris. Plusieurs approches sont utilisées pour étudier les effets du volcanisme sur le climat. L’analyse des carottes de glace permet de reconstituer la chronologie et l’ampleur des éruptions passées et d’estimer la concentration des aérosols après chaque évènement, les modèles climatiques simulent les changements de température et de précipitations induits par les aérosols, et d’autres proxys, tels que les cernes des arbres, fournissent des informations sur les anomalies de température historiques.
Enfin, les observations d’éclipses lunaires représentent un indicateur/proxy innovant pour estimer la profondeur optique des aérosols stratosphériques (SAOD). Les éclipses totales sont particulièrement sensibles à la présence d’aérosols qui influencent leur luminosité et leur coloration. Ces observations offrent une source complémentaire de données permettant de mieux comprendre l’ampleur des forçages volcaniques et leurs effets sur le climat. L’analyse des éclipses lunaires, dans le cadre de l’étude des impacts volcaniques, doit nécessairement s’intégrer dans une démarche multi-proxy, combinant des approches complémentaires pour affiner les estimations des impacts des éruptions volcaniques à différentes échelles temporelles et approfondir notre compréhension des dynamiques climatiques passées.

2 – Intérêts du projet :

La construction d’une base de données exhaustive d’observations d’éclipses lunaires couvrant la période de 1850 à aujourd’hui revêt une valeur scientifique considérable. Cette approche permet d’obtenir des informations essentielles sur la turbidité atmosphérique, notamment en ce qui concerne la concentration d’aérosols volcaniques dans la haute atmosphère. La visibilité et la luminosité des éclipses lunaires totales sont directement influencées par ces aérosols. À la suite d’importantes éruptions volcaniques explosives, les éclipses lunaires apparaissent souvent plus sombres. Ce phénomène résulte d’une réduction de la réfraction du rayonnement solaire dans l’ombre de la Terre, causée par une augmentation de la concentration d’aérosols sulfatés stratosphériques.

Nos analyses d’observations d’éclipses lunaires des XVIIᵉ et XVIIIᵉ siècles soutiennent cette relation. Elles concordent avec des études récentes sur les XIIᵉ et XIIIᵉ siècles, qui montrent que des éclipses lunaires exceptionnellement sombres coïncident avec des éruptions volcaniques majeures et des périodes de refroidissement climatique.

Cette nouvelle base de données viendrait compléter les données issues des carottes de glace, améliorant ainsi la calibration des modèles climatiques et renforçant notre capacité à simuler les forçages volcaniques et leurs impacts sur le climat global.

3 – Méthodes :

Analyse des éclipses lunaires totales pour étudier la SAOD

Les éclipses lunaires totales constituent un proxy fiable pour l’étude de la SAOD. Lors de la totalité, la Lune traverse l’ombre de la Terre, n’étant éclairée que par la lumière solaire réfractée à travers l’atmosphère terrestre. Cette lumière réfractée subit un filtrage sélectif : les longueurs d’onde courtes (jaune, vert, bleu) sont davantage diffusées que les longueurs d’onde plus longues (orange, rouge), ce qui confère à la Lune son apparence rouge caractéristique. Le degré de luminosité et de coloration de la Lune est directement corrélé à la concentration d’aérosols stratosphériques, les éclipses plus sombres étant associées à des charges élevées d’aérosols provenant d’éruptions volcaniques majeures.

L’échelle de Danjon : un outil pour évaluer la luminosité/couleur de la lune éclipsée

La luminosité de la Lune pendant la totalité peut être évaluée grâce à l’échelle de Danjon, un système standardisé classant la brillance des éclipses lunaires sur une échelle de 0 à 4 :

• L = 0 : éclipse très sombre ; la Lune est presque invisible, en particulier au milieu de la totalité.
• L = 1 : éclipse sombre ; coloration grisâtre ou brunâtre. Les détails de surface sont difficilement distinguables.
• L = 2 : éclipse rouge foncé ou couleur rouille. Ombre centrale très sombre, tandis que la zone extérieure de l’ombre est plus claire.
• L = 3 : éclipse rouge brique. Ombre centrale souvent bordée d’une zone jaune ou grise.
• L = 4 : éclipse de couleur cuivre ou orange très brillant. La zone extérieure est bleuâtre et très brillante.

4 – Appel à observations et à l’accès des archives amateurs

Les éclipses lunaires fascinent l’humanité depuis l’Antiquité. Autrefois, ces phénomènes étaient soigneusement observés et consignés, souvent interprétés comme des présages d’événements majeurs. Aujourd’hui, leur rareté et leur nature spectaculaire continuent de captiver les amateurs d’astronomie. Dans ce contexte, je lance un appel à la création d’un réseau dédié, réunissant astronomes amateurs, professionnels et toute personne intéressée par l’observation des éclipses lunaires.

L’objectif de ce réseau est double :

• Observer les éclipses lunaires à venir pour collecter de nouvelles données et poursuivre la chronologie.

• Rassembler des observations archivées du passé, qu’elles soient manuscrites, photographiques ou numériques.

Vos contributions permettront de constituer une base de données essentielle pour approfondir nos recherches sur l’impact des éruptions volcaniques sur le système climatique.

6 – Format et dépôt des données :

Soumettez vos observations en utilisant
• Fichiers Word (extension .doc / .docx) : pour les comptes rendus détaillés.
• Fichiers image (extension .jpg) : pour les photographies de l’éclipse.

Procédure d’envoi des données :
Envoyez vos fichiers par email à l’adresse suivante : l.boissel[at]hotmail.com

Format de l’objet de l’email :
Éclipse lunaire [Date] – [Latitude, Longitude]
Exemple : Éclipse lunaire 28/09/2015 – 48,86° N, 2,33° E.