Les observations spatiales

Les produits satellitaires offrent aujourd’hui de nouveaux outils pour étudier la variabilité spatiale et temporelle des émissions. Ces produits assurent une vision horizontale en 2D des panaches de poussière et offrent une couverture spatiale maximale. Ces observations sont utilisées dans ce travail pour valider la distribution spatiale des panaches de poussières prévus par ALADIN et la localisation des zones sources d’émission. Les produits satellitaires utilisés sont décrit ci-dessous :

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MODIS

L'instrument MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) a été lancé en 1999 à bord de deux satellites, Terra et Aqua (premier satellite de l'Aqua-Train). Il fonctionne à plusieurs longueurs d'onde qui vont du visible au thermique (36 bandes spectrales) en passant par le proche infrarouge. La résolution est de 1 km. Les satellites Terra et Aqua orbitent du nord au sud autour de la Terre, en passant au-dessus de l'équateur dans la matinée et dans l'après midi respectivement, permettant une couverture complète du globe. Au-dessus des océans, MODIS peut observer l'épaisseur optique des aérosols selon deux modes (petit/gros qui distingue les petits aérosols des plus gros). Au-dessus des continents, il utilise des canaux différents qui détectent l'épaisseur optique cette fois-ci en un seul mode, et permettent d'accéder au rapport en taille des aérosols (petit sur gros). Les produits de MODIS sont utilisés dans le chapitre 3 pour valider les épaisseurs optiques prévues par ALADIN pour le cas d’étude des 6-13 mars 2006.

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Les produits TOMS et IDDI

Nous avons également utilisé les deux principaux produits générés à partir des données TOMS (Total Ozone Mapping Spectrometer), embarqué sur le satellite de la NASA Nimbus-7 (novembre/1978-avril/1993) puis sur Earth Probe (Août1996 jusqu’à aujourd’hui), pour l’UV

Amélioration de la prise en compte des aérosols terrigènes dans les modèles atmosphériques à moyenne échelle ₅₅ (ultraviolet) et Météosat pour l’IRT (l’infrarouge thermique). Ces deux produits sont des indices semi-quantitatifs, respectivement : l’indice d’aérosol AAI (Aerosol Absorbing Index) et l’indice d’empoussièrement IDDI (Infrared Difference Dust Index) (Legrand et al., 2001). Ces deux indices ont été développés pour l’étude des aérosols désertiques au-dessus des continents. Les mesures dans l’UV effectuées par TOMS ont permis d’étudier les effets radiatifs des aérosols désertiques (Hsu et al., 2000) et de caractériser les principales sources d’émission (Prospero et al., 2002). La longue période (1979-2000) couverte par les données TOMS a aussi permis de montrer le contrôle exercé par la sécheresse au Sahel sur l’intensité des exports de poussières d’Afrique (Moulin and Chiapello, 2004) et de mettre en évidence une intensification des émissions de poussières dans quelques régions du Sahel soumises à une intense désertification anthropique (Moulin and Chiapello, 2006). On utilisera ces deux produits dans le chapitre 4 pour valider la climatologie mensuelle et saisonnière des épaisseurs optiques simulées par ALADIN pour l’Afrique du Nord.

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SEVIRI

Un nouvel instrument est devenu disponible depuis le mois d’août 2002, il s’agit de l’instrument SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Infra Red Imager). SEVIRI est embarqué sur le satellite géostationnaire de Seconde Génération (MSG 1 et 2). Il est doté de 12 canaux répartis entre les longueurs d’ondes visibles et infrarouges. Il fournit une résolution spatiale de 1 km et une fréquence temporelle d’une image toutes les 15 minutes. Les températures de brillance issues des canaux 8.7, 10.8 et 12 µm de SEVIRI sont utilisées en complément des températures de brillance de l'Infrared Imager Radiometer (IIR) afin d'obtenir une caractérisation des aérosols désertiques dans l'infrarouge en utilisant les différences de températures de brillance entre les différents canaux. Les aérosols désertiques sont détectés par MSG-SEVIRI jour et nuit. Ces observations offrent l’avantage d’une bonne couverture spatiale sur l’Afrique et d’une résolution temporelle très fine. Le produit SEVIRI sera utilisé dans le chapitre 3 pour donner l’extension du panache de poussière durant le cas d’étude des 6-13 mars 2006.

- CALIPSO

Aujourd’hui, on dispose de nouveaux produits satellitaires, permettant l’accès à la distribution verticale des aérosols dans l’atmosphère depuis l’espace. Il s’agit du produit du lidar CALIOP (Cloud-Aerosol Lidar with Orthogonal Polarization) embarqué sur le satellite CALIPSO (Cloud Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation). CALIOP a été conçu pour acquérir des profils verticaux, à 30m de résolution, des deux composantes orthogonales qui résultent de la dépolarisation d’un signal laser à 532 nm rétrodiffusé et des profils verticaux d’un signal laser total à 1064 nm rétrodiffusé au nadir. Chaque relevé du Lidar

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permet d’obtenir un profil de 90 mètres de large. En rassemblant les clichés pris au cours d’une orbite, on obtient une « tranche » de l’atmosphère. Les profils CALIOP à 532 nm couvrent la couche de l’atmosphère située entre 2km et 40km d’altitude, ceux à 1064 nm couvrent la tranche de l’atmosphère située entre 2km et 30km. La résolution verticale varie en fonction de l’altitude. Ainsi, pour les basses couches de l’atmosphère (0.5km à 8.2km), là où généralement les aérosols et les nuages sont présents et ont une plus large variabilité spatiale, la résolution verticale est de 30m et la résolution horizontale est de 0.33km. Entre 8.2km et 20.2km, la résolution passe à 60m sur la verticale et 1km sur l’horizontale. Pour les altitudes comprises entre 20.2km et 30.1km les résolutions sont de 180m sur la verticale et 1.66km sur l’horizontal. Au-delà de 30.1km la résolution sur la verticale est réduite à 300m et sur l’horizontale à 5km.

En plus de CALIOP, CALIPSO embarque deux instruments :

- Un radiomètre imageur IIR à 3 canaux dans l’infrarouge thermique à 8.65µm, 10.6 µm et 12.05µm. Ce radiomètre fournit le contexte de la mesure lidar de nuit. Il permet de restituer les caractéristiques microphysiques des nuages.

- Un imageur monocanal WFC (Wide Field of view Camera) à 645nm destiné à fournir, de jour, le contexte de la mesure lidar.