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Les incursions de poussières du Sahara contribuent largement à la concentration des aérosols au printemps et à l'automne. Elles sont détectées grâce aux mesures continues du Jungfraujoch et de la station aérologique de Payerne.
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Les poussières minérales sont un constituant majeur des aérosols dans l'atmosphère. Elles proviennent principalement des déserts, mais aussi de l’érosion des sols et de l’agriculture. Le désert du Sahara est la plus grande source et émetentre 60-200 millions de tonnes de poussières par année. Si les plus grosses particules retombent rapidement au sol, les plus petites peuvent être transportées des miliers de kilomètres et atteindre toute l’Europe.
Détection des incursions de poussières du Sahara au Jungfraujoch
Les poussières minérales peuvent être observées par la couleur ocre-rouge des pluies et par les dépôts sur la neige, la glace et les sols. Depuis 2001, des mesures en continu des propriétés optiques des aérosols à la station de recherche du Jungfraujoch en haute montagne permettent de détecter la présence de poussières minérales du Sahara avec une résolution horaire. Lorsqu’une incursion de poussières du Sahara survient, elle est indiquée sur le bulletin météo. Les dernières incursions de poussières du Sahara sont aussi publiées.
Télédétection par laser des poussières du Sahara
Les incursions de poussières du Sahara peuvent être détectées par des instruments LIDAR, qui émettent un rayon laser dans l’atmosphère. A la station aérologique de MétéoSuisse à Payerne, des lidars permettent de mesurer la hauteur et l’épaisseur des nuages de poussières minérales.
Par exemple, le 30 mars 2014, une couche ayant une concentration élevée d'aérosols (couleur rouge foncée) a été détectée au-dessus de Payerne dès 00h00 entre 4km et 6 km d’altitude. Durant la journée, cette couche est descendue par subsidence à des altitudes plus basses (3-5 km) alors que sa concentration a diminué (couleur changeant du rouge au jaune). Durant le même laps de temps, les mesures in-situ effectuées au Jungfraujoch ont identifiées ces aérosols comme étant des poussières du Sahara. Une deuxième couche d'aérosols en provenance de la vallée du Po a été détectée dès 02h00 entre 2 et 3 km d'altitude. Cette couche de pollution va elle aussi descendre durant la journée pour finalement se mélanger à la couche la plus basse de l’atmosphère.
Climatologie des incursions de poussières du Sahara
Les incursions de poussières du Sahara sont enregistrées depuis 2001 au Jungfraujoch. De manière générale, elles contribuent largement à la concentration des aérosols au-dessus de la Suisse avec des maxima pendant le printemps (de mars à juin) ainsi qu'en octobre et novembre. Il y a en général quelques évènements importants en été et de très courts en hiver. La moitié des incursions ne durent que quelques heures alors qu'un quart dure plus d'un jour. L'analyse des trajectoires des nuages de poussières minérales montre que le temps de trajet du Sahara au Jungfraujoch dure entre 2 jours et une semaine. Chaque année, entre 10 et 35 incursions sont mesurées, correspondant à 200 - 650 heures où des poussières du Sahara sont détectées au Jungfraujoch.
Les différents types d’aérosols ont des propriétés optiques différentes qui permettent de les distinguer. Une de ces propriétés est l 'albédo de diffusion simple (single scattering albedo) qui décrit la proportion de l'extinction 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 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.
Saharan dust events at the Jungfraujoch: Detection by wavelength dependence of the single scattering albedo and first climatology analysis, 4, 2465-2480, 2004.