L'absorption σ abs

La plus longue série de mesures des propriétés optiques au Puy de Dôme concerne le coefficient d'absorption σabs. Deux instruments ont permis de réaliser ces mesures: l'Aethalomètre et le MAAP. Il est largement reconnu que l'Aethalomètre mesure des coefficients d'absorption trop élevés (Chapitre 3). Les données sont donc qualitatives de 2001 à 2007. Toutefois, le fait d'utiliser une médiane relativise l'influence des pics d'absorption peu réalistes. La Figure 4-5 représente les mesures d'absorption de 2001 à 2012. Pour l'Aethalomètre, le coefficient d'absorption est calculé à 637nm en utilisant un coefficient d'Ångström d'absorption égal à 1.

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a)

b)

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d)

Figure 4-5: Evolution du coefficient d'absorption (2001-2012). A) Les points bleus représentent les mesures toutes les heures, la ligne rouge la médiane sur 3 mois. B) Les traits rouges représentent la médiane du coefficient d'absorption pour chaque année. Le rectangle bleu est tracé entre le 25^ème et le 75^ème percentile. Les traits pointillés noirs représentent les 5ème et 95^ème percentiles. Même représentation du coefficient d'absorption mais en fonction des mois (C) et des heures de la journée (D).

Sur la Figure 4-5 a) est représentée l'évolution de la médiane annuelle de σabs. La valeur médiane mesurée au PdD à 637nm est 1.4 Mm-1 (moyenne 2.1Mm^-1, écart type 3.4Mm^-1, 90^ème percentile 4.2 Mm^-1). A 550 nm les valeurs sont très similaires avec une médiane est 1.6Mm¹ (moyenne 2.4Mm^-1, écart type 3.9Mm^-1, 90^ème percentile 4.9 Mm^-1). Andrews et al. (2011) reportent une climatologie des mesures d'absorption sur les sites de haute altitude. Elles sont très variables en fonction d'un site à l'autre. En Europe on retrouve le Jungfraujoch en Suisse (3580m), Izaña dans les îles Canaries au sud de l'Espagne (2400m) et le mont Cimone en Italie (2200m). Les médianes sont plus faibles au Jungfraujoch et à Izaña (environ 0.5 Mm^1 à 550nm) et plus élevée au Monte Cimone (environ 2 Mm^-1 à 550nm). Ces valeurs médianes de coefficient d’absorption ne sont pas seulement une fonction de l’altitude (puisque deux site de même altitude ont des valeurs médianes très différentes) mais aussi fonction des sources d’aérosol absorbants présentes au niveau régional. La station d’Izaña est une station représentative de l’aérosol marin et de poussière désertique alors que le Monte Cimone est influencé par la pollution intense de la vallée du Pô. Les valeurs mesurées au PdD se situent entre les valeurs du Monte Cimone et d'Izaña montrant l'influence des aérosols anthropiques.

Au Puy de Dôme, le coefficient d’absorption ne montre pas de tendance pluriannuelle notable. On peut comparer ce résultat avec les mesures réalisées au Jungfraujoch (JFJ). Pour la période 2000-2006, les coefficients d'absorptions et de diffusions ont augmentés au JFJ mais cette tendance n'est pas valable pour une période plus longue (Collaud Coen et al., 2007, 2011). D'après cette seconde étude parue en 2011, pour un site de haute altitude, les facteurs météorologiques sont prédominants. Plus précisément, le site est majoritairement en troposphère libre pendant la nuit, en particulier pour des conditions météorologiques advectives, et en couche limite pendant l'été, même la nuit en cas de conditions météorologiques associées à de la subsidence. Les auteurs ont obtenu ces conclusions en

61 utilisant la classification des conditions météorologiques données par l'AWS (Alpine Weather Statistics). D’après les auteurs, le fait d’être en couche limite ou troposphère libre influence principalement les propriétés d’absorption de l’aérosol échantillonné au Jungfraujoch. Au Puy de Dôme, nous n’avons pas assez de mesures LIDAR ou de modèle avec une résolution suffisamment précise, pour déterminer si l’évolution long terme des propriétés d’absorption de l’aérosol est corrélée à une évolution long terme de l’influence de la couche limite sur le site. Toutefois, l’influence de la couche limite sur les mesures du puy de Dôme peut être étudiée à partir des variations saisonnière et journalière des valeurs de coefficient d’absorption.

Sur les Figure 4-5 a) et d), le coefficient d’absorption montre une nette variation saisonnière et journalière. Deux maxima saisonniers sont observés, le premier au printemps et le second en automne. Or, la hauteur de la couche limite est maximale en été. Les variations saisonnières du coefficient d’absorption sont donc une combinaison entre la dynamique de l’atmosphère, apportant plus de polluants de la couche limite pendant les saisons chaudes, et l’intensité des sources, plus importantes en saison froide et mi-saison. Ce résultat est sensiblement différent de l’analyse sur le nombre de particules menée par Venzac et al (2009), qui observait un nombre de particules maximum en été. Andrews et al. (2011) reportent également une importante variation saisonnière pour les sites de haute altitude, avec des minima en hiver et un maximum autour de l'été mais qui varie en fonction des sites. Au Jungfraujoch, il se situe en juillet-aout alors qu’à Izaña, le maximum est en mars suivi d'aout, juillet, septembre comme au Puy de Dôme.

Au Puy de Dôme, ces périodes de maxima correspondent également à des périodes pendant lesquelles la fréquence d’occurrence de masses d'air continentales est accrue. Cet aspect pourrait également influencer les variations saisonnières de l’absorption. L'absorption diminue très clairement pendant l'hiver quand le PdD passe la plus grande partie du temps en troposphère libre ou en nuage. On retrouve les mêmes valeurs au PdD en hiver que celles mesurées sur la plupart des sites situés en haute altitude (Andrews et al., 2011). Même si les mesures sont réalisées en aval d’un whole air inlet pour échantillonner les particules présentes à l'intérieur des gouttelettes de nuage, la présence de nuages sur le site n'est pas à négliger puisqu'ils favorisent un lessivage plus important. Pour le confirmer, les données sont filtrées quand l'humidité est supérieure à 98%. Dans ce cas, la médiane sur 2009-2011 est de 1.4 Mm^-1 à 637nm au lieu de 0.99 Mm-1. L'influence de la hauteur de la CLA est soulignée par la Figure 4-5 D) sur laquelle on voit nettement l'augmentation de σabs au cours de la journée. Comme on l'a vu au début de ce chapitre, statistiquement l'origine des masses d'air ne présente pas de différences significatives en fonction de l'heure de la journée. Cette variation ne peut donc s'expliquer que par la montée de la CLA.