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Amélioration de la prévision des épisodes de poussières sahariennes

Une équipe du Laboratoire d’aérologie (LA/OMP, CNRS / UPS) en collaboration avec des chercheurs du Laboratoire atmosphères, milieux, observations spatiales (LATMOS/IPSL, CNRS / UVSQ / UPMC), du Centre national de recherches météorologiques (CNRM, CNRS / Météo-France), du Laboratoire de l’atmosphère et des cyclones (LACy/OSU-Réunion, CNRS / Université de la Réunion / Météo-France) et de l’Université de Leeds (GB) ont effectué un travail d’inter-comparaison de modèles de prévision de poussières sur le Sahara. Cette étude a permis de montrer l’importance des rafales de vent produites sous les orages dans le soulèvement des poussières. Elle montre ainsi la nécessité d’utiliser des modèles de prévision avec une résolution suffisamment fine pour bien prévoir ces épisodes de soulèvement de poussières.

Les poussières sahariennes ont une influence importante sur le climat en absorbant et réfléchissant une partie du rayonnement solaire, en altérant la formation des nuages, en dégradant la qualité de l’air ou encore en fertilisant les océans. La campagne internationale FENNEC ( http://www.insu.cnrs.fr/environnement/fennec) a été réalisée en juin 2011 sur le Sahara à l’aide de deux avions de recherche et de moyens de mesure déployés au sol, pendant des épisodes d’émissions et de transport de poussières désertiques. Elle a permis d’obtenir une des plus importantes bases de données disponibles à ce jour sur les poussières sahariennes.

Au cours de la campagne FENNEC, 4 prévisions quotidiennes de poussières ont été produites spécifiquement pour aider à guider les avions. Deux prévisions ont été faites avec les modèles ALADIN et Méso-NH à basse résolution spatiale, avec une taille relativement grossière de leur maille horizontale (respectivement 24 et 20 km). À ces basses résolutions, un orage est typiquement un processus d’échelle sous maille qui nécessite une paramétrisation. Les deux autres prévisions ont été réalisées avec les modèles AROME et Méso-NH à plus haute résolution spatiale, avec une maille horizontale de 5 km. À cette résolution, aucune paramétrisation n’a été utilisée pour les orages qui sont représentés de manière explicite.

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Vol du Falcon 20 au-dessus de la Mauritanie le 21 juin 2011. Coupe verticale de l'extinction entre la surface et 10 km d’altitude observée par a) le lidar LNG et prévue par c) ALADIN, d) AROME, e) Méso-NH à 20 km et f) Méso-NH à 5 km. b) Evolution de l’épaisseur optique (intégrale verticale de l’extinction).

Les observations de la campagne FENNEC ont permis de réaliser la première inter-comparaison de modèles de poussières au-dessus du Sahara. Grâce au lidar embarqué sur le Falcon 20 de SAFIRE (Service des avions français instrumentés pour la recherche en environnement), la prévision de la distribution verticale des aérosols désertiques a pu être évaluée. Une diminution très forte de la concentration des poussières avec l’altitude a été observée lors de plusieurs vols du Falcon 20. Les modèles à haute résolution représentent ces épisodes de manière réaliste tandis que les modèles à basse résolution sous-estiment ces grandes concentrations d’aérosols proches de la surface et par conséquent leur épaisseur optique. Cette sous-estimation peut atteindre 60 %.

La raison principale des différences entre les deux types de modèles réside dans une représentation plus précise des rafales de vent en cas d’orage par les modèles à haute résolution. Ces rafales de vent à la surface ont une forte efficacité pour mettre en suspension les poussières désertiques. Au pied des montagnes du Niger et du Mali où les orages ont été fréquents en juin 2011, ces rafales sont les principales responsables des émissions des poussières. Ce processus bien représenté dans les modèles de prévision à haute résolution (5 km) fait que la prévision des poussières est améliorée.

Source(s): 

Chaboureau, J.-P., C. Flamant, T. Dauhut, C. Kocha, J.-P. Lafore, C. Lavaysse, F. Marnas, M. Mokhtari, J. Pelon, I. Reinares Martínez, K. Schepanski, and P. Tulet, 2016: Fennec dust forecast intercomparison over the Sahara in June 2011, Atmos. Chem. Phys., 16, 6977–6995

Contact(s):

  • Jean-Pierre Chaboureau, LA/OMP
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