La naissance des tempêtes de poussière saharienne dévoilée en 3D

Publié par Adrien le 11/06/2020 à 09:00
Source: CNRS INSU
Les vastes quantités de poussières soulevées au Sahara modifient fortement les bilans énergétiques terrestres, les processus biogéochimiques, la circulation atmosphérique, la qualité de l'air et la visibilité en Afrique du Nord, mais aussi bien au-delà lorsque les vents les transportent à des milliers de kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde.). Les tempêtes de poussière sont déclenchées par des mécanismes dynamiques complexes et sporadiques. Leurs naissances sont très mal documentées, étant donné les moyens d'investigation très limités dans les régions désertiques.

Les scientifiques étudient les quantités de poussières soulevées dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) et leur parcours vers d'autres régions à partir des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation des...) satellitaires. Or, jusqu'à présent, les mesures satellitaires classiques ne caractérisaient que la répartition bidimensionnelle (2D) des poussières désertiques, soit par une cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le principe majeur de la cartographie est la représentation de données sur un support réduit...) horizontale, soit par des profils verticaux des poussières uniquement le long de transects.


Distributions (tridimensionnelle et horizontale) moyenne des trois tempêtes les plus intenses de juin 2011. La surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) marron de la distribution 3D représente la distribution des poussières ayant une abondance constante, correspondant à un coefficient (En mathématiques un coefficient est un facteur multiplicatif qui dépend d'un certain objet, comme une variable (par exemple, les coefficients d'un polynôme), un espace vectoriel, une fonction de...) d'extinction (D'une manière générale, le mot extinction désigne une action consistant à éteindre quelque chose. Plus particulièrement on retrouve ce terme dans plusieurs domaines :) de poussière de 0,2 km-1 à 10 μm. La distribution horizontale est fournie en fonction de l'épaisseur optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) de poussière. Les flèches indiquent la direction et l'intensité du vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est essentiel...) proche de la surface. © LISA/IPSL

Grâce à une méthode innovante utilisant des mesures satellitaires du sondeur IASI qui passe deux fois par jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa...) au-dessus d'un même lieu, une équipe de chercheurs franco-allemands a pu observer, pour la première fois depuis l'espace, la distribution tridimensionnelle (3D) des poussières lors de la naissance puis de l'évolution de tempêtes au coeur du Sahara. La répartition verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.) des poussières a été estimée à partir de leur émission thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes...).

Ces nouvelles observations satellitaires ont permis de mieux comprendre les mécanismes dynamiques à l'origine des tempêtes de poussière au Sahara durant l'été. Elles ouvrent des perspectives prometteuses pour l'étude des mécanismes de mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une...) vertical (Le vertical (rare), ou style vertical, est un style d’écriture musicale consistant en accords plaqués.) des poussières désertiques, pour l'étude des émissions de poussières (avec moins d'ambiguïté sur la variabilité des poussières près de la surface que les mesures satellitaires traditionnelles en 2D), ainsi que pour la validation et la correction en 3D des modèles numériques de la distribution des poussières.

En savoir plus:
Cuesta J., C. Flamant, M. Gaetani, P. Knippertz, A. H. Fink (Fink est un projet open source entièrement écrit en Perl destiné à porter (avec le minimum d'effort) des applications originellement écrites pour UNIX (GNU/Linux, Solaris, BSD, etc.) sur les systèmes...), P. Chazette, M. Eremenko, G. Dufour, C. Di Biagio and P. Formenti,
Three dimensional pathways of dust over the Sahara during summer 2011 as revealed by new IASI observations,
Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society,
https://doi.org/10.1002/qj.3814, 2020.
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