Incursions de poussières du Sahara

Les incursions de poussières du Sahara contribuent largement à la concentration des aérosols au printemps et à l'automne. Elles sont détectées grâce à aux mesures en continu effectuées au Jungfraujoch et à la station aérologique de Payerne.

Les poussières minérales sont un constituant majeur des aérosols dans l'atmosphère et le désert du Sahara en est la plus grande source. Il arrive régulièrement, par grand vent et en cas de turbulences importantes, que des particules de sable provenant des zones désertiques d'Afrique du Nord s'élèvent à quelques kilomètres d'altitude dans l'atmosphère. Les plus grosses particules retombent rapidement au sol, tandis que les petites peuvent, en présence d'un fort courant de sud en altitude, être transportées jusqu'aux Alpes suisses.

Détection des incursions de poussières du Sahara au Jungfraujoch

Autrefois, la contribution des poussières minérales à la charge en aérosols en Europe était estimée en fonction de la survenue de pluies de couleur ocre-rouge et de la part des poussières dans la neige et la glace. Depuis quelques années, des mesures en continu des propriétés optiques des aérosols à plusieurs longueurs d'onde sont effectuées à la station de recherche du Jungfraujoch en haute montagne. Ces mesures ont permis le développement d'une nouvelle méthode opérationnelle qui permet de détecter la présence de poussières minérales du Sahara avec une résolution horaire. La fréquence des incursions de poussières minérales dans les Alpes peut dès lors être étudiée.

L'albédo de diffusion simple (single scattering albedo) indique la proportion de l'affaiblissement de la lumière qui est due à la diffusion. C'est un paramètre important pour obtenir des estimations locales du forçage radiatif direct par les aérosols. La nouvelle méthode de détection repose sur l'inversion de la dépendance en longueur d'onde de l'albédo de diffusion simple en présence de poussières minérales. Cet effet est bien visible dans l'exemple de l'incursion de poussières du Sahara de la mi-juin 2002: Pendant l'incursion, le rayonnement réfléchi le plus élevé est mesuré pour la longueur d'onde la plus haute (950 nm), tandis que normalement le rayonnement réfléchi est le plus élevé pour des longueurs d'onde les plus basses.

Télédétection par laser des poussières du Sahara

Les incursions de poussières du Sahara peuvent être détectées par des instruments LIDAR. Des appareils de ce type sont utilisés à la station aérologique de MétéoSuisse à Payerne. Ils envoient des faisceaux laser dans l'atmosphère où la lumière réagit avec les particules. Une partie du rayonnement est réfléchie vers la surface de la Terre où elle peut être recueille et analysée. Cela permet d'établir des profils d'aérosols et d'enregistrer d'éventuelles incursions de poussières du Sahara.

Il est possible de représenter les couches en présence le 10 avril 2011 au moyen d'un instrument de ce genre. Une couche ayant une concentration élevée d'aérosols a été détectée au-dessus de Payerne 6 h 00 UT à une altitude de 6000 m. Cette couche est descendue durant 9 heures. Parallèlement, sa concentration a augmenté. Une deuxième couche d'aérosols a été détectée à 12 h 00 UT à 4000 m d'altitude, celle-ci atteignit une altitude de 2000 m en 15 heures. Durant le même laps de temps, les mesures in-situ effectuées au Jungfraujoch ont également montré des concentrations d'aérosols élevées et les particules ont été identifiées comme étant des poussières du Sahara.

Climatologie des incursions de poussières du Sahara

Les incursions de poussières du Sahara sont enregistrées depuis 2001. De manière générale, elles contribuent largement à la concentration des aérosols au-dessus des Alpes pendant le printemps (de mars à juin) ainsi qu'en octobre et novembre. Il n'y a que des évènements épars en été et très courts en hiver. La plupart des incursions (48%) ne durent que quelques heures alors qu'un quart (25%) dure plus d'un jour. L'analyse des rétro-trajectoires montre que le temps de trajet du Sahara au Jungfraujoch est situé entre 2 jours et une semaine. Chaque année, entre 10 et 34 incursions sont mesurées, correspondant à 200 à 650 heures où des poussières du Sahara sont détectées au Jungfraujoch. En moyenne, la contribution horaire des poussières du Sahara pendant une incursion est de 0,8 µg/m3, soit 24% de la concentration totale en masse des aérosols.

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