Simulation du mécanisme identifié et estimation des émissions 177

d’aérosols qui lui sont associées

5.5 conclusions

Soulèvements d’aérosols liés au front de mousson

Mise en évidence d’un nouveau mécanisme de soulèvements Afrique de l’Ouest

5.4 Simulation du mécanisme identifié et estimation des émissions d’aérosols qui lui sont associées

155 155 Mise en évidence d’un nouveau mécanisme de soulèvements 161

5.4 Simulation du mécanisme identifié et estimation des émissions 177

LE ROLE DU FRONT DE MOUSSON 155

5.1 Introduction

Dans ce chapitre, la première partie détaille le mécanisme de soulèvement d’aérosols minéraux identifié dans le cadre de ma thèse et dans lequel des émissions d’aérosols au-dessus du Sahel sont associées au flux nocturne de mousson dans la région de l’ITD. Dans la deuxième partie nous simulons le mécanisme identifié et nous quantifions les émissions qui lui sont associées via une étude numérique. Ce chapitre s’appui sur deux articles, le premier publié dans le Quarterly

Journal of Royal Meteorological Society intitulé «Dust emissions over the Sahel associated with the West African Monsoon inter-tropical discontinuity region: a representative case study», le

deuxième soumis au Journal of Geophysical Research et intitulé «Estimate of Sahelian dust

emissions in the inter-tropical discontinuity region of the West African Monsoon».

Le premier article, dans un premier temps, met la lumière sur les caractéristiques dynamiques de la mousson dans la région de l’ITD tout en donnant accès à la structure verticale multicouche qui caractérise la couche limite atmosphérique dans cette région, pour la première fois par la voie d’observations directes en 2D. Dans un second temps il décrit les implications des caractéristiques dynamiques de la mousson et de la structure de la couche limite sur le soulèvement et le transport d’aérosols au dessus du Sahel avec notamment la mise en évidence d’un nouveau mécanisme d’émission d’aérosols en Afrique de l’Ouest durant la saison de mousson.

Le deuxième article, dans un premier temps, évalue la capacité d’un modèle atmosphérique de méso-échelle doté d’un module d’aérosol, en l’occurrence le modèle MesoNH, de simuler le mécanisme mis en évidence et quantifie, dans un second temps, les soulèvements liés à ce mécanisme dans le but d’estimer sa contribution à l’activité d’émission totale en Afrique de l’Ouest durant la saison de mousson.

Pour plus de clarté, nous résumons les principaux résultats auxquels ont abouti les deux études décrites ci-dessus, avant de les détailler sous forme d’articles.

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Moyennant des mesures lidars aéroportées et dropsondes Juillet 2006 pendant la SOP 2a1 du projet AMMA, durant la nuit et les premières heures du matin d’un courant de densité en terme

et est accompagné d’important vents turbulents au niveau du nez

Figure 5.1: Observations aéroportées

vent, acquises par le lidar Doppler WIND une structure verticale multicouche de la sur la figure du haut: le Jet d’Est Africain de mousson en bleu. On note égalemen

couche d’Harmattan et la couche de mousson aux alentours de 2000 m d’altitude al., 2008).

LE ROLE DU FRONT DE MOUSSON

des mesures lidars aéroportées et dropsondes effectuées au cour

Juillet 2006 pendant la SOP 2a1 du projet AMMA, il a été découvert que dans la région de l’ITD durant la nuit et les premières heures du matin, le flux de mousson manifeste les caractéristiques d’un courant de densité en termes de vitesse de propagation du front et de profondeur de

d’important vents turbulents au niveau du nez (Fig. 5.1).

: Observations aéroportées en 2D (Latitudes/Altitudes) de la vitesse et la direction du par le lidar Doppler WIND durant la mission du 7 Juillet 2006

une structure verticale multicouche de la basse troposphère dans cette région avec de haut en bas : le Jet d’Est Africain en rouge, l’Harmattan en vert, le FIT

. On note également sur la figure du bas le fort cisaillement vertical entre la couche d’Harmattan et la couche de mousson aux alentours de 2000 m d’altitude

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effectuées au cours de la mission du 7 que dans la région de l’ITD, manifeste les caractéristiques de vitesse de propagation du front et de profondeur de sa couche

en 2D (Latitudes/Altitudes) de la vitesse et la direction du durant la mission du 7 Juillet 2006, faisant apparaitre troposphère dans cette région avec de haut en bas , l’Harmattan en vert, le FIT en jaune et le flux t sur la figure du bas le fort cisaillement vertical entre la couche d’Harmattan et la couche de mousson aux alentours de 2000 m d’altitude (Bou Karam et

LE ROLE DU FRONT DE MOUSSON 157

Ces vents forts ont été à l’origine d’importants soulèvements d’aérosols comme rapporté par les observations du lidar aéroporté LEANDRE 2 (Fig. 5.3) qui ont par ailleurs permis d’avoir accès à la distribution sur la verticale de la charge en aérosols observée sur l’image composite SEVIRI-MSG (Fig. 5.2). Ainsi, un peu plus au sud du front de mousson, les aérosols soulevés ont subi un transport vertical à travers les isentropes qui leur a permis de franchir le sommet de la couche de mousson et d’atteindre des altitudes plus élevées (~ 4 km) devenant ainsi disponibles au transport à plus grandes échelles (Fig. 5.3).

Figure 5.2: Image composite SEVIRI-MSG pour le 7 Juillet 2006 à 0645UTC sur laquelle la

charge en aérosols présente dans l’atmosphère correspond aux couleurs violettes et magenta. La trace en noir représente la trajectoire empruntée par l’avion (Le Falcon 20) durant la mission du 7 Juillet 2006. La ligne rouge tiretée schématise la position du Front Intertropical (Bou Karam et al., 2008).

Ce potentiel de mélange entre les deux couches de mousson et d’Harmattan, qui a permis aux aérosols soulevés initialement dans la couche de mousson de la quitter, a été rendu possible par la présence d’un fort cisaillement vertical entre ces deux couches se manifestant par une forte turbulence au sommet de la couche de mousson comme suggéré par les profils du nombre de Richardson (Fig. 5.3).

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Figure 5.3: Les observations aéroportées acquises par le lidar LEANDRE 2 durant la mission du

7 Juillet 2006 et les profils du nombre de Richardson calculés à partir des mesures dropsonde. La ligne tiretée représente le sommet de la couche de mousson identifié à partir du champs de vent perpendiculaire à la trace de l’avion comme étant l’isocontour zéro (Bou Karam et al., 2008).

Par ailleurs, la structure de la couche limite atmosphérique dans la région de l’ITD y compris celle du flux de mousson, du flux d’Harmattan et du Jet d’Est Africain, a été bien simulée par le modèle, notamment une bonne reproduction des caractéristiques du front de mousson a été notée (Fig. 5.4).

LE ROLE DU FRONT DE MOUSSON 159

Figure 5.4: Direction du vent observée par le lidar WIND (haut) et simulée par le modèle

MesoNH (bas) le long de la trace de l’avion durant la mission du 7 Juillet 2006 (Bou Karam et al., 2009b).

Les soulèvements au niveau du front ont été bien reproduits par le modèle ainsi que le transport vers le sud des aérosols soulevés, dans la couche de mousson en premier temps et à travers l’interface entre la couche d’Harmattan et la couche de mousson en deuxième temps (Fig. 5.5).

Cette fiabilité dans la représentation du mécanisme qu’a montré le modèle permet de pousser l’étude plus loin pour quantifier les émissions associées au front de mousson ainsi que ceux observées dans la région du front intertropical. Les émissions dans la région du FIT ont été donc estimées à 2 Tg en moyenne par jour et celles associées au front de mousson à 0.5-0.8 Tg. Ceci implique que les émissions associées au front de mousson sont du même ordre que celles estimées dans la région de Bodélé au Tchad (e.g. Koren et al., 2006; Todd et al., 2007).

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Figure 5.5: La structure verticale (Latitudes/Altitudes) du panache d’aérosols

par le lidar LEANDRE 2 (Haut) et concentrations en aérosols simulée par le modèle MesoNH (bas) le long de la trace de l’avion durant la mission du 7 Juillet 2006 (Bou Karam et al., 2009

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La structure verticale (Latitudes/Altitudes) du panache d’aérosols

par le lidar LEANDRE 2 (Haut) et concentrations en aérosols simulée par le modèle MesoNH l’avion durant la mission du 7 Juillet 2006 (Bou Karam et al., 2009

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La structure verticale (Latitudes/Altitudes) du panache d’aérosols comme détectée par le lidar LEANDRE 2 (Haut) et concentrations en aérosols simulée par le modèle MesoNH l’avion durant la mission du 7 Juillet 2006 (Bou Karam et al., 2009b).

LE ROLE DU FRONT DE MOUSSON 161

5.3 Mise en évidence d’un nouveau mécanisme de soulèvements d’aérosols en