Le Jet d'Est Africain (représenté en jaune sur la Fig. 3.5), orienté d'est en ouest, se situe dans la moyenne troposphère entre 600 et 700 hPa (3-4 km) principalement au sud du FIT. Il s'étend de la Mer Rouge (50°E) jusqu'à l'est de l'Océan Atlantique (40°W). Il est principalement présent durant l'été boréal de fin avril à fin octobre. Durant la période de pré- onset (mai-juin) et en période de retrait (septembre-octobre), il se situe vers 10°N alors que durant la mousson (juillet-aout), il se situe plus au nord, c'est-à-dire au niveau du Sahel vers 15°N, avec des vents pouvant atteindre 15 m.s-1 en moyenne. En hiver, le flux se positionne le long de la côte africaine (5°N) et est de faible intensité, il perd donc son nom de Jet d'Est Africain.
Son origine vient du gradient méridien de température et d'humidité entre la surface et 700 hPa qui génère, d'après la règle du vent thermique2, un cisaillement vertical de vent d'est.
Ce jet favorise la formation des Ondes d'Est Africaines (Nicholson et al. 2007). Il joue également un rôle dans la formation des évènements pluvieux de types lignes de grains.
3.3.5 La dépression thermique saharienne ou Saharan Heat Low (SHL)
Le Saharan Heat Low, qui est une structure de grande échelle, est une zone de convection très sèche et très chaude se situant au nord du FIT. Du fait du fort chauffage radiatif net au sol, cette dépression thermique possède un maximum de température et un minimum de pression à la surface, typique des régions désertiques. Le Saharan Heat Low est un élément clé dans le système de la mousson d'Afrique de l'Ouest (Parker et al. 2005). La dépression thermique, associée à une circulation cyclonique dans les basses couches aspirant le flux de mousson sur son bord est, peut atteindre une épaisseur de 5 à 6 km (600 à 700 hPa);
en revanche, son extension verticale est limitée par la subsidence de grande échelle de la cellule de Hadley (Gamo 1996).
D'après la figure 3.6 extraite de Lavaysse et al. (2009), le cycle annuel de la dépression thermique saharienne indique un déplacement allant du sud-est au nord-ouest : en hiver, elle se situe sur le sud-est de l'Afrique de l'Ouest, à savoir au-dessus de la République Centrafricaine, du sud du Tchad et du sud-ouest du Soudan, et en été, elle se situe au-dessus du Sahara vers 25°N s'étirant du sud de l'Algérie au nord du Mali.
Le rôle du Saharan Heat Low est d'évacuer verticalement l'excédent d'énergie des basses couches et d'homogénéiser les profils verticaux de température et d'humidité. Il trouve son équilibre grâce à la "couche limite atmosphérique saharienne" (Saharan Atmospheric Boundary Layer - SABL). Cette couche va contrôler le transport et la distribution verticale des poussières, de la chaleur et de l'humidité (Cuesta et al. 2009); cela se fera au travers de forts soulèvements par les courants de densités et par le mélange du jet nocturne le matin. Elle est coupée en deux : une couche limite convective (CBL - Convective Boundary Layer) et une couche résiduelle (SRL - Saharan Residual Layer) (Fig. 3.7) (Cuesta et al. 2008, 2009; Messager et al. 2010; Garcia-Carreras et al. 2015). La couche limite convective (CBL - Convective Boundary Layer) sèche bien mélangée, schématisée sur la figure 3.7, se développe entre la surface et 650-700 hPa (Gamo 1996; Cuesta et al. 2009; Messager et al. 2010). Celle- ci perd en extension verticale lorsqu'elle se retrouve sur le Sahara Central et le Sahara Sud. Elle atteint seulement 2 km d'épaisseur au lieu des 4 km observés plus au nord du Sahara (Gamo 1996). Au-dessus de celle-ci, on trouve la couche résiduelle saharienne (SRL - Saharan Residual Layer) qui s'étend jusqu'à 500 hPa (6 km). C'est une trace de la CBL suite à une advection. Toutefois, elle peut être soit locale soit provenir de plus loin par advection. Ces deux couches, la SRL et la CBL, échangent des composants atmosphériques tels que la vapeur d'eau et les poussières (Messager et al. 2010). Finalement, ces différentes études ont amené
Messager et al. (2010) à faire évoluer le schéma de la figure 3.5 vers celui de la figure 3.7 détaillant les processus en jeu associés au Saharan Heat Low.
Un peu plus au sud de cette région, on trouve la "couche d'air saharienne" (Saharan Air Layer - SAL) (Fig. 3.7). Cette couche se situe entre 1500 et 6000 mètres d'altitude au- dessus du Sahara durant l'été boréal. Cette couche transporte sur des milliers de kilomètres des bancs de poussières qui vont avoir tendance à réduire le rayonnement incident à la surface car ils absorbent une partie du rayonnement solaire.
Cette dépression thermique, oscillant sur l'Afrique de l'Ouest suivant les saisons, laisse supposer un couplage avec le flux de mousson et plus particulièrement au moment de leurs dates d'onset (Sultan and Janicot 2003; Lavaysse et al. 2009). Plus la température de surface est forte sur le Sahara, plus la couche de mélange est profonde, induisant un renforcement de la dépression thermique de surface et une propagation de la mousson vers le nord du continent. Cela joue également sur la migration du FIT durant cette période qui n'est pas régulière (Couvreux et al. 2010). L’air frais et humide du flux de mousson va en revanche ventiler et affaiblir la dépression thermique (Peyrille et al. 2007).
Figure 3.6: Fréquence mensuelle d'occurrence moyenne du Heat Low en Afrique de l'Ouest (couleur) et du champ de vent à 925 hPa (vecteurs, en m.s-1). Les contours cyan indiquent le 8 x 10-6 s-1 niveau de convergence horizontale et les lignes noires indiquent la position du
minimum de géopotentiel à 925 hPa entre l’Équateur et 28°N (une indication de la position de l'Inter-Tropical Discontinuity (ITD)). Les lignes grises indiquent le contour de l'orographie au-dessus de 925 hPa. (Lavaysse et al. 2009)
Figure 3.7: Schéma conceptuel d'une coupe verticale sud-nord de la structure et des processus de mélange de la couche limite convective (CBL - Convective Boundary Layer), située au-dessous de la couche résiduelle saharienne (SRL - Saharan Residual Layer). Ces deux couches forment la couche limite saharienne (SABL - Saharan Atmospheric Boundary Layer). La courbe noire, en trait épais, indique les limites de la SABL. La courbe grise, en pointillée, marque le sommet de la CBL et ∆θ est la différence de température potentielle observée à travers la fine couche stable séparant la CBL et la SLR. La courbe noire, en trait pointillé épais, montre la forme d'un profil typique de la température potentielle au-dessus du désert (toutefois cela dépend de l'heure de la journée). (Messager et al. 2010)