vignette|Embruns se formant en pleine mer sous l'effet des vents sur les crêtes de vagues. Les embruns sont une source importante d'apports de Sulfure de diméthyle (DMS) à l'atmosphère ; le DMS contribue aux grands équilibres climatiques et à la formation des nuages.
Les embruns marins sont des aérosols marins enlevés par le vent à la crête des vagues ou formés par le ressac.. S'ils se forment à une température sous le point de congélation, les projections gèlent presque instantanément sur les structures où elle se déposent et forment des embruns dits givrants ou verglaçants.. Ils constituent la plus grande source d'aérosols naturels dans l'atmosphère. ; ils contribuent de manière significative aux effets radiatifs directs et indirects des océans. Ils contiennent une forte concentration en sels minéraux, surtout le chlorure de sodium. L'éclatement, en surface ou dans les projections d'eau, de la multitude de bulles résultant du brassage de l'eau par le vent et les courants et du ressac sur les rochers ou objets divers (jetées, digues…) est à l'origine de la formation d'aérosols qui .
Selon les modélisations disponibles à la fin des années 1990, et
Facteurs journaliers et saisonniers favorisant les embruns Les deux facteurs les plus évidents et visibles sont le vent et sa vitesse et le type de vague (qui en dépend), mais d'autres paramètres sont importants : la force et la direction des courants (localement) et la turbulence de l'eau ; la température de surface de la mer (TSM) avec une taille de gouttelette qui augmente (à des échelles de temps horaires) avec la température de l'eau ; la teneur de l'eau et de son film de surfaceA. Engel et al (2017) The ocean’s vital skin: Toward an integrated understanding of the sea surface microlayer. Front. Mar. Sci. 4, 165 en certaines molécules ou particules organiques biogéniquesC. D. O’Dowd et al (2004) Biogenically driven organic contribution to marine aerosol. Nature 431, 676–680., dont certaines peuvent jouer un rôle de surfactantR. L. Modini, L. M. Russell, G. B. Deane, M. D. Stokes (2013), Effect of soluble surfactant on bubble persistence and bubble-produced aerosol particles. J. Geophys. Res. 118, 1388–1400., molécules a priori principalement issues du métabolisme du phytoplanctonE. Fuentes, H. Coe, D. Green, G. De Leeuw, G. McFiggans (2010) On the impacts of phytoplankton-derived organic matter on the properties of the primary marine aerosol–Part 1: Source fluxes. Atmos. Chem. Phys. 10, 9295–9317.L. M. Russell, L. N. Hawkins, A. A. Frossard, P. K. Quinn, T. S. Bates (2010) Carbohydrate-like composition of submicron atmospheric particles and their production from ocean bubble bursting. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, 6652–665.. La teneur en carbone organique particulaire a une importance encore mal comprise, mais qui n'est pas négligeable quand le vent est faible. L'étude des effets des variations saisonnières ou locales (en présence d'upwelling par exemple) de prolifération du phytoplancton pourrait éclairer certaines variations de production et de nature d'embruns marins (cf. concentrations en nombre et taille de gouttelettes) ;
En comprenant mieux le rôle respectif de ces paramètres, on devrait ainsi mieux comprendre le rôle des embruns dans le bilan des impacts radiatifs dans la couche limite marine. On a récemment (2019) montré que les modélisations qui ont mal tenu compte de la température de surface de l'eau comportent des biais très importants.
Effets Effets naturels vignette|Des embruns se forment aussi sur les lacs, comme le montrent ici les stalactites d'embruns gelés du lac de Neuchâtel (Suisse), ici par environ. La même chose se produit en mer Les embruns sont une source naturelle d'iode (important oligo-élément), de sels minérauxE. R. Lewis, S. E. Schwartz (2004) Sea Salt Aerosol Production: Mechanisms, Methods, Measurements and Models—A Critical Review (Geophysical Monograph Series, American Geophysical Union, Washington, DC. et de noyaux de condensation sur lesquels les gouttes de pluie peuvent se formerFacy L (1951) Embruns et noyaux de condensation. J. Sci. Meteorol, 3, 62-68.. Ils sont également source de vapeur d'eauLefauconnier C (1985) Influence des embruns sur le flux de vapeur d'eau à la surface de la mer, rapport de stage ITM, École d'Ing. de la Météorol. Nat. Toulouse, France., qui joue un rôle important dans le cycle de l'eau, les transferts de chaleur entre océan et les couches basses de l'atmosphère et à moyen et long termes sur le climat (la vapeur d'eau est un puissant gaz à effet de serre).
Dans la zone intertropicale, les embruns sont localement (là où le substrat rocheux est d'origine volcanique, basaltique) source d'une corrosion significative de la roche mère par le sel, dans la zone intertidale et à proximité, avec formation de nids d'alvéoles dans la roche, voire la création de de 3 à plusieurs dizaines de mètres carrés (à Madère par exemple). Plus le climat est froid, moins ce phénomène est observé, sans doute à cause d'une évaporation moins rapide de l'eau des embrunsILIDIO DO AMARAL, (1974) Algurrs aspectos geomorfologicos do litoral da llha de Santiago (Arquipélago de Cabo Verde). Garcia de Orta, Sér. Geogr., 2 (1), .GUILCHER A., BERTHOIS L & BATTISTINI R. (1962) Formes de corrosion littorale dans les roches volcaniques, particulièrement à Madagascar et au Cap Vert (Sénégal). Cahiers Océanographiques, vol. 14, (avec bibliographie de travaux antérieurs).Guilcher André, Bodéré J Cl. () Formes de corrosion littorale dans les roches volcaniques aux moyennes et hautes latitudes dans l'Atlantique ; In: Bulletin de l'Association de géographes français, , , mai 1975. . .
Les embruns marins peuvent être emportés par le vent sur des dizaines voire centaines de kilomètres lors des grandes tempêtes. On a ainsi trouvé des microfossiles d'origine marine dans des morceaux d'ambre (résine fossilisée), probablement apportés par des embruns dans un passé lointainGirard V (2008) Microcénoses des ambres médio-crétacés français : taphonomie, systématique, paléoécologie et reconstitution du paléoenvironnement (thèse de doctorat, Rennes-1).. Les embruns modulent aussi les paysages littoraux qui y sont exposésCarcaillet C (1995) Effets des contraintes (vents et embruns) sur la composition et la structure de la végétation des pentes drainées de l'île de la Possession (archipel Crozet, subantarctique). Canadian journal of botany, 73(11), 1739-1749 (résumé)., en sélectionnant une flore dite halophile ou nitro-halophile là où les milieux sont une plus eutrophesGéhu, J. M., Biondi, E., & Géhu-Franck, J. (1988). Les végétations nitro-halophiles des falaises de Bonifacio (Corse). Acta Botanica Barcinonensia, 37, 237-243. et les zones très exposées au sel des embruns réagissent différemment au gel et à l'enneigement.
Une partie des particules d'origine marine s'élève dans l'atmosphère et gagne les nuages ou contribue même directement à leur formation (noyaux de nucléationBedos C (1996) Couplage d'un schéma de nucléation nuageuse avec un modèle complexe d'aérosols: étude physico-chimique et validation expérimentale ; Thèse de Doctorat soutenu à l'Université de Toulouse 3 ; 173 pages, et 92 ref. bibl. (Résumé/Notice INIST-CNRS).P. K. Quinn, D. J. Coffman, J. E. Johnson, L. M. Upchurch, T. S. Bates (2017), Small fraction of marine cloud condensation nuclei made up of sea spray aerosol. Nat. Geosci. 10, 674–679. soufrés) comme le sulfure de diméthyleSuhre, K. (1994). Modélisation couplée du transport et de la chimie du diméthyl de soufre dans la couche limite marine nuageuse. Impact climatique et étude de processus (thèse de doctorat)(résumé) (le composé biologique soufré émis dans l'atmosphère en plus grande quantitéSimpson, David; Winiwarter, Wilfried; Börjesson, Gunnar; Cinderby, Steve; Ferreiro, Antonio; Guenther, Alex; Hewitt, C. Nicholas; Janson, Robert; Khalil, M. Aslam K.; Owen, Susan; Pierce, Tom E.; Puxbaum, Hans; Shearer, Martha; Skiba, Ute; Steinbrecher, Rainer; Tarrasón, Leonor; Öquist, Mats G., « Inventorying emissions from nature in Europe », Journal of Geophysical Research, vol. 104, n° D7, 1999, ().
Effets adverses en contexte anthropisé Effets physicochimiques vignette|Rambarde (main courante) située en bordure de mer. Dans ce cas, il n'a fallu qu'une vingtaine d'années pour que la corrosion transperce le tube d'acier. Dans ce type d'environnement et sur les navires on peut utiliser l'inox pour résister aux embruns, mais il est plus coûteux Les embruns marins (ou routiers salés) ont plusieurs effets adverses ou indésirables : ils sont responsables de la corrosion des objets métalliques en mer ou dans le littoral ; ils dégradent aussi le béton des constructions et le bitume des routes dans les zones côtières ; en hiver, lorsque la température est sous le point congélation, les embruns gèlent au contact de toute surface qu'ils rencontrent en formant une couche de glace appelée souvent glace noire.. Ces embruns verglaçants compromettent la navigation des navires qui voient leur poids augmenter et leur centre de gravité se déplacer vers l'avant et le haut ; leur caractère salé et polluant (provenant notamment du film gras qui se forme parfois sur l'océan) sont sources de pollution de l'air et des pluies (voir chapitre ci-dessous).
Des embruns souvent devenus polluants vignette|gauche|Les embruns peuvent être emportés à grande distance par le vent, avec les éventuels polluants ou radionucléides qu'ils peuvent contenir La pollution générale des océans, et notamment des détroits très fréquentées tels le pas de Calais. et des mers fermées ou semi-fermées comme la mer Méditerranée, explique la présence fréquente ou constante de cocktails de polluants dans les embruns. Ces polluants sont souvent susceptibles d'agir en synergie et se montrent parfois phytotoxiques (défoliants pour certaines espèces de plantes ou d'arbres par exemple) et/ou toxiques pour certains animaux terrestres, champignons et lichens qui y sont exposésEl Ayeb, N. (2001). Dépérissement forestier au littoral par les embruns marins pollués (thèse de doctorat, faculté des sciences de Tunis)..
Certains des polluants (tensioactifs notamment) accumulés dans les hydrocarbures perdus en mer par les navires pénètrent la cuticule cireuse des plantes littorales, qui les protège normalement des UV solaires, du sel et de la déshydratation.. Des associations phytosociologiques de plantes littorales (ex : association à Crithmum maritimum et Limonium minutum.) sont menacées ou ont localement disparu parce qu'exposées à des embruns polluants. Ce phénomène peut aussi toucher des arbres tels que le pin d'Alep ou l'eucalyptus, que certains polluants aéroportés à partir de la mer peuvent affaiblir ou tuer...
Les embruns et les polluants PM10. qu'ils vont relarguer dans l'air en se déshydratant sont en outre fréquemment exposé à des pics d'ozone, fréquents sur le littoral en raison de la réflexion d'une partie des UV solaires sur la mer. Or l'ozone est source d'une pollution photochimique supplémentaire, qui peut aggraver les effets des polluants aéroportés vers la terre par les embruns ou le vent de mer., notamment pour les arbres et forêts littorales..
Ce type de pollution peut être plus marqué sur les îles situées dans des régions marines polluées (l'île de Porquerolles. ou l’île de Port-Cros par exemple.). Dans les îles et sur le littoral, les cristaux résultant de la déshydratation dans l'air des embruns peuvent significativement contribuer aux dépassements de valeurs limites fixées pour les PM10 dans l'airFavez, O., & Bhugwant, C. (2012). Évaluation de la contribution des embruns marins aux dépassements des valeurs limites fixées pour les PM10 à Saint-Pierre de La Réunion et donc la nuit aux halos associés à la pollution lumineuse. Localement, les aérosols qu'ils forment peuvent être source de retour vers la terre de radionucléides..