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La poussière et la météo en Méditerranée

Des chercheurs ont amélioré notre compréhension de l'impact des épisodes de diffusion de poussières sur le rayonnement, les dynamiques atmosphériques et les systèmes de prévisions météorologiques.
La poussière et la météo en Méditerranée
Les récents progrès en matière de modélisation de la poussière atmosphérique ont permis de faire des recherches sur les effets de la poussière sur le rayonnement et les processus atmosphériques. Dans cet objectif, des plateformes satellites comme MODIS, EP-TOMS et OMI, ainsi que des réseaux de surveillance au sol, qui fournissent des mesures de pointe avec un haut niveau de précision, peuvent être utilisés conjointement avec des modèles pour améliorer nos connaissances sur les dynamiques poussière-atmosphère.

L'initiative MDRAF (Effects of Mediterranean desert dust outbreaks on radiation, atmospheric dynamics and forecasting accuracy of a numerical mesoscale model), financée par l'UE, a travaillé sur la description de la structure tridimensionnelle des épisodes de diffusion de poussière du désert en Méditerranée, par la mise en œuvre d'une synergie entre les observations satellites passives et actives, ainsi que sur l'étude de leur impact sur le rayonnement et les dynamiques atmosphériques, par modélisation de la poussière dans l'atmosphère.

Les épisodes de diffusion de poussières du désert qui ont touché le bassin méditerranéen sur la période 2000-2013, ont été identifiés à l'aide d'un algorithme satellite dynamique objectif tandis que des profils lidar satellites ont été utilisés pour leur description en vertical. La fiabilité de l'algorithme satellite a été confirmée par une évaluation de ses résultats par rapport aux observations AERONET au sol et aux concentrations PM10 de surface.

À partir des moyennes des répartitions géographiques sur le long terme, les chercheurs ont observé que la fréquence des épisodes de poussière du désert décroit du sud au nord. Les épisodes forts de poussière du désert surviennent plus souvent en Méditerranée occidentale (10 épisodes en année 1), tandis que les épisodes les plus extrêmes sont plus fréquents sur ses parties centrales (3,3 épisodes en année 1). Des modèles spatiaux dissemblables en matière de fréquence se dégagent concernant l'intensité, qui est maximale dans les parties centrales et orientales de la région d'étude.

Parmi les sous-régions méditerranéennes, les chercheurs ont observé que la hauteur de base des couches de poussière baissait de 2 km à 0,5 km, en allant d'ouest en est, à cause de la topographie locale et de la convection thermique. En moyenne, la hauteur supérieure des couches de poussière est mesurée jusqu'à 6 km tandis que les particules de poussière sont observées à de très faibles concentrations principalement jusqu'à 8 km.

À partir des résultats de l'algorithme satellite, 20 épisodes intenses de diffusion de poussières à grande échelle ont été sélectionnés à partir de critères objectifs. Pour ces cas, les impacts radiatifs directs (DRE) de la poussière pour une région couvrant le Sahara et une grande partie de l'Europe sont étudiés à l'aide de simulations numériques à court terme (84 heures) du modèle NMMB/BSC-Dust. Dans les conditions des épisodes de poussière, des particules minérales perturbent fortement le bilan radiatif du système Terre-atmosphère. À cause des interactions poussière-rayonnement, les particules minérales font baisser la température à 2 mètres jusqu'à 4 K, les flux de chaleur sensible jusqu'à 150 Wm-2 et les flux de chaleur latente jusqu'à 100 Wm-2, à midi. Au cours de la nuit, on observe des effets inverses de plus faible ampleur. La répartition verticale des couches de poussière joue un rôle clé dans la manière dont les particules minérales modifient les profils verticaux de température qui ont à leur tour un impact sur les dynamiques atmosphériques.

Lorsque les effets radiatifs de la poussière sont pris en compte dans les simulations numériques, la profondeur optique des aérosols de poussière à 550 nm au niveau régional et la quantité totale de poussière émise sont réduites respectivement de 7 % et 20 %, montrant ainsi des rétroactions négatives pour les deux paramètres. Finalement, grâce à la prise en compte des interactions poussière-rayonnement, le modèle NMMB/BSC-Dust permet de mieux prédire le rayonnement vers le bas à la surface et les champs de température.

Les données et les résultats obtenus par le projet MDRAF permettront aux chercheurs de mieux comprendre l'impact de la poussière sur les systèmes météorologiques locaux et régionaux. Cela aidera les chercheurs à améliorer les modèles météorologiques et climatiques.

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Mots-clés

Météo, Méditerranée, épisodes de poussières, rayonnement, satellites, dynamique atmosphérique, MDRAF