La poussière atmosphérique

Forçage synoptique de tempêtes de poussière » Introduction

Les tempêtes de poussière sont d’habitude classifiées par rapport aux conditions météorologiques variées qui les génèrent.

Nous allons examiner dans cette section, les invasions de poussière à grande échelle synoptiquement forcées qui surviennent dans les régions arides et semi-arides du globe. Elles sont causées par des vents frontaux qui soufflent principalement l’hiver ou le printemps et des alizés persistants non frontaux qui soufflent pendant l’été. Les invasions de poussière issues de forçage synoptique sont rares en automne lorsque les alizés sont plus faibles et les invasions d’air froid provenant des latitudes supérieures n’atteignent pas les déserts d’Afrique du Nord et du Moyen-Orient 

Les influences de mésoéchelle sur la poussière telles que les flux d’expulsion des orages, les effets de brises de mer et celui des vents modifiés par le relief, seront abordées dans la section suivante.

Forçage synoptique de tempêtes de poussière » Episodes de poussière préfrontaux » Introduction

Les tempêtes de poussière préfrontales se déclenchent lorsqu’un champ de vents généré à l’avant d’une dépression se déplace à travers une région d’origine de poussière comme le Sahara.

Cette carte montre des vents préfrontaux lors de la migration d’une dépression sur l’Irak. Les flux du sud-est ou vents Sharqi qui soufflent en direction du nord au-dessus du bassin du fleuve Tigre/Euphrate sont renforcés lorsque le flux de basses couches est canalisé entre les montagnes du Zagros à l’est et la zone anticyclonique à l’ouest. A l’ouest, les flux de sud-ouest ou vents du Suhaili soulèvent de la poussière de l’Arabie occidentale et l’entraîne vers le nord-est à l’avant du front froid.

Cette image couleur naturelle de MODIS montre des panaches de poussière préfrontaux Sharqi provenant de lits de lacs asséchés et de dépôts fluviaux dans le sud-est de l’Irak. Les dépôts fluviaux sont associés aux fleuves asséchés et aux courants.

Les interactions des jets polaires et subtropicaux renforcent souvent le front qui induit des vents préfrontaux plus forts à l’avant du thalweg d’altitude. En outre, le chevauchement des noyaux de ces jets et le couplage résultant de circulations secondaires entre eux peuvent augmenter les vitesses verticales ascendantes dans les couches moyennes et promouvoir davantage le soulèvement de la poussière.

Dans ces conditions, les vents d’ouest mobilisent de la poussière et du sable à travers la Jordanie, la Syrie et le nord-ouest de l’Arabie Saoudite, et les transportent vers l’est et le nord-est à travers la Péninsule Arabique, l’Irak et les pays du Golfe Persique.

Forçage synoptique de tempêtes de poussière » Episodes de poussière préfrontaux » Exemple préfrontal : Afrique du Nord

Une invasion de poussière préfrontale s’est produite le 22 mars 2008 sur l’Algérie, la Tunisie et la Libye. La carte synoptique de 06 TU montre un thalweg profond d’une grande onde sur l’Europe Centrale avec le Jet du Front Polaire associé (PFJ) qui traverse les régions nord de la Mer Méditerranée, du Golfe de Biscay à la Croatie. Le Jet Subtropical (STJ) est proche et juste au sud du PFJ au-dessus de l’Algérie et de la Tunisie, à l’avant d’un thalweg d’onde courte sur l’Algérie, qui favorise des vents forts en surface et le soulèvement de la poussière.

Le RVB à gauche montre que ces vents préfrontaux de sud-ouest à l’avant du thalweg d’altitude d’onde courte au-dessus de l’Algérie commencent à se renforcer vers 10 TU, soulevant de grandes quantités de poussière autour de Illizi dans l’est de l’Algérie. Les vents préfrontaux à l’origine du soulèvement de poussière sont connus sous l’appellation de Scirocco en Tunisie, Ghibli en Libye et Khamsin en Egypte. Ils peuvent atteindre des vitesses de 100 km/h et sont plus fréquents en automne et au printemps.

Cette image du jour suivant montre que le nuage de poussière s’est répandu le long du front froid pendant le déplacement du thalweg d’onde courte vers l’est, au-dessus de la Libye. Les lignes bleues marquent le front froid et représentent le paramètre du front thermique (TFP). Le TFP est utilisé dans l’analyse des fronts pour aider à identifier la limite avant des fronts froids et chauds. A ce stade, de grandes quantités de poussière sont entraînées dans un système nuageux qui s’étend depuis l’ouest de la Crète vers le nord, jusqu’en Mer Noire.

Ce produit MSG couleur naturelle montre qu’à 12 TU, ou six heures plus tard, le front froid et la poussière qu’il transporte ont atteint l’île de Crète. Etant donné que l’épaisseur optique de ce nuage de poussière est faible, on distingue à peine quelques nuages fins (teinte brunâtre) au sud de la Crète, mais l’île elle-même est couverte de nuages de glace (couleur cyan).

Le nuage de poussière ressort plus vivement en magenta sur le RVB poussière. On comprend maintenant pourquoi ce produit est si utile pour la détection et la surveillance de la poussière.

Forçage synoptique de tempêtes de poussière » Episodes de poussière préfrontaux » Exemple préfrontal : Moyen-Orient

Ce produit RVB poussière de MSG du 16 mars 2007 est superposé aux vents à 925 hPa et montre de la poussière aussi bien préfrontale que postfrontale. Quelles lettres indiquent les zones de poussière préfrontale ? (Sélectionner toutes les bonnes réponses).

a) A

b) B

c) C

d) D

Les bonnes réponses sont B et D.

L’advection de poussière préfrontale indiquée par les traceurs de poussière en magenta foncé est bien alignée avec le champ de vent à 925 hPa dans le sud d’Oman. A l’arrière du front froid, dans la partie supérieure gauche de l’image, un puissant Shamal (flux de nord-ouest) pousse des nuages de poussière (couleur magenta clair) vers le Yémen et Oman.

S'il vous plaît faire une sélection.

Plus tard dans la journée, les nuages de poussière préfrontaux et postfrontaux finalement convergent au-dessus du sud de l’Arabie Saoudite et des Emirats Arabes Unis. Cliquer sur Animer pour voir l’animation.

Forçage synoptique de tempêtes de poussière » Episodes de poussière préfrontaux » Microphysique des nuages

Nous avons vu comment les satellites détectent et font le suivi des nuages de poussière en situation de ciel sans nuages. Ils peuvent également détecter la présence de particules de poussière à l’intérieur des nuages de glace, quoique de façon indirecte. Etant donné que ce dernier aspect s’observe notamment avec les tempêtes de poussière préfrontales, nous allons en discuter dans cette section.

Les aérosols de poussière peuvent avoir un impact considérable sur la microphysique des nuages telle que la phase du nuage ou la taille des particules qui le composent. En général, les nuages qui ont ingéré de la poussière atteignent plus rapidement le stade de glaciation en donnant un grand nombre de très petites particules de cristaux de glace. Ces dernières ont une réflectance plus élevée que celle des grosses particules dans les canaux “microphysiques” (proche IR1.6 et IR3.9 micromètres) et apparaissent en couleur orange clair en RVB microphysique de jour. 

Dans cet exemple, le bouclier de cirrus élevés à l’avant d’un profond thalweg d’onde courte au-dessus de la Mer Méditerranée et de la Mer Noire est de couleur orange clair à cause de la forte réflectance du nuage de glace froid dans le canal 3.9 µm. Ceci indique que le nuage a ingéré beaucoup de particules de poussière entraînant la formation de petits cristaux de glace.

La concentration des aérosols affecte fortement la structure des zones de stratocumulus au-dessus de l’océan par la formation de cellules de Bénard ouvertes et fermées. De même, les aérosols de poussière peuvent aussi avoir un impact sur la structure des nuages telle qu’observée par satellite. Lorsqu’un flux porteur d’échelle synoptique transporte des particules de poussière en altitude dans la troposphère, le bouclier de cirrus produit souvent une texture cellulaire/granulaire d’échelle fine similaire à celle observée sur l’océan dans les cellules fermées de Bénard. Ceci s’observe mieux sur les images en canaux visibles tôt le matin ou en fin d’après-midi, lorsque la structure tridimensionnelle des sommets de nuages est nettement apparente grâce aux ombres. On peut également le voir sur les images infrarouges.

Forçage synoptique de tempêtes de poussière » Episodes de poussière postfrontaux » Tempêtes de poussière postfrontales

Comme nous l’avons vu, de la poussière largement répandue peut aussi s’observer à l’arrière d’un front froid. En particulier pendant l'hiver, le passage d'un front froid génère des vents forts du nord-ouest dans l'hémisphère nord et des vents forts du sud-ouest dans l'hémisphère sud. En Asie du sud-ouest, la poussière qui en résulte est appelée “Shamal” du mot arabe qui signifie nord. Les shamals sont à l’origine des situations météorologiques dangereuses les plus répandues au Moyen-Orient.

Cette animation de produits RVB poussière montre une tempête de poussière générée par un front froid et qui se répand sur l’ouest du Golfe Persique. Le front froid est passé et se trouve au sud du front de poussière. Un flux postfrontal fort du nord-ouest entraîne la poussière vers le sud et l’est.

Les Shamals d’hiver durent généralement soit 24 à 36 heures ou de trois à cinq jours.

Le Shamal d’hiver le plus court commence généralement avec le passage du front. Quand le thalweg d’altitude associé ou des ondes courtes mobiles rapides se déplacent vers l’est, les vents faiblissent après 24 à 36 heures. Ces genres de situations sont relativement fréquents et se produisent deux à trois fois par mois. Les vents soutenus atteignent 30 nœuds et les rafales les plus fortes, 40 nœuds.

Le Shamal d’hiver le plus long (trois à cinq jours) se produit en général une à trois fois au cours de l’hiver et génèrent les vents les plus forts et les mers les plus démontées du Golfe Persique. Au-dessus des eaux exposées du Golfe, les vitesses de vent soutenu ont atteint 50 nœuds et produit des vagues de 3 à 4 mètres (10 à 13 pieds) de haut. Ce genre de Shamal provient soit de la stagnation temporaire d’une onde courte de 500 hPa au-dessus ou juste à l’est du Détroit d’Hormuz, soit à partir de l’installation d’un moyen thalweg de grande onde sur la même région. Des tempêtes de poussière et de sable persistantes se produisent durant toute la période de ces deux types de Shamal.

Avant les pluies d’hiver, le temps sec renforce la poussière lors des quelques premiers passages de fronts froids de la saison. En fait, la poussière généralisée se produit souvent avec le premier passage de front froid de la saison. La visibilité est souvent réduite à moins de trois miles nautiques. Les fronts suivants apportent des précipitations qui lient ensemble les particules du sol. Dans ces conditions, des vents supérieurs à 25 nœuds sont souvent nécessaires pour soulever la poussière.

L’étude des Shamals d’été sera abordée dans la section consacrée aux ”Episodes de poussière provoqués par des alizés à grande échelle".

Forçage synoptique de tempêtes de poussière » Episodes de poussière postfrontaux » Exemple du front d’hiver

Voici une carte synoptique de surface type, de fronts qui s’observent à la fin de l’hiver au Moyen-Orient (dans ce cas précis février 2010). De forts gradients de pression se développent à l’arrière d’un front froid modéré à fort à cause d’une subsidence dans les couches supérieures et de la formation rapide en surface d’un anticyclone sur le nord-ouest de l’Arabie Saoudite et sur l’Irak. Les vents forts de nord-ouest des basses couches sont rapidement renforcés par des flux d’ouest à nord–ouest des couches supérieures, à l’arrière du thalweg des couches moyennes. Les vents du Shamal et la poussière postfrontale se développent à l’arrière du front froid au-dessus du sud de l’Irak et du nord-est de l’Arabie Saoudite. Plus loin à l’ouest, une autre zone de poussière postfrontale se forme au nord de la dépression en surface et de la ligne de cisaillement de vent sur le sud de l’Egypte.

L’analyse de surface montre une dépression centrée sur l’Irak et le Koweït, avec un fort gradient de pression au sud-ouest. Il en résulte un puissant flux d’ouest, à l’ouest de la dépression.  Lorsque ce flux se combine avec une stratification de la couche limite de surface instable dans l’environnement postfrontal, les conditions sont réunies pour le déclenchement d’une tempête de poussière.

Note : en plus des zones de poussière postfrontale, de la poussière préfontale aussi s’est formée sur le nord-est de l’Arabie Saoudite, le sud de l’Irak et sur le Koweït où les vitesses de vents sont de 20 à 25 nœuds.

Cette image de MODIS couleur naturelle montre le nuage de poussière au-dessus de la Mer Rouge. Le front froid s’est déplacé vers le sud et la poussière a été advectée dans cette direction par des vents forts postfrontaux du nord.

Forçage synoptique de tempêtes de poussière » Episodes de poussière postfrontaux » Bourrasque de poussière sur Riyad

Dans la matinée du 10 mars 2009, une des pires tempêtes de poussière dans une décennie a engloutie Riyad en Arabie Saoudite, la recouvrant d’une épaisse couche de poussière orange.

Ce produit RVB poussière de MSG montre clairement le nuage de poussière en couleur magenta. Veuillez noter le remarquable contraste de la poussière avec les caractéristiques du désert en cyan. La limite nette du nuage de poussière dans sa bordure sud et sa couleur magenta-foncé indiquent qu’il se trouve dans les basses couches et qu’il s’agit d’une bourrasque de poussière déclenchée par le front froid sur l’ouest de l’Iran. Le front froid est passé sur Israël la veille, produisant une tempête de vent et donnant de la pluie. Veuillez noter les tâches de poussière sur l’Irak et la position des cirrus de l’étage supérieur (en noir) au-dessus de la Péninsule Arabique.

Forçage synoptique de tempêtes de poussière » Episodes de poussière postfrontaux » Poussière traversant le Golfe d’Aden

Les invasions de poussière postfrontales causées par les vents Shamal ralentissent en général dans le sud de la Péninsule Arabique où le flux de nord diffluent rencontre des vents du sud venant de la Mer d’Arabie. Cependant, lorsque les thalwegs se creusent profondément dans le sud, les nuages de poussière se répandent loin sur la Mer d’Arabie en traversant le Golfe d’Aden et atteignent l’île yéménite de Socotra et parfois, même la Somalie.

Nous pouvons voir ce type de situation sur ce produit RVB couleur naturelle de MODIS. Des panaches de poussière épais sont bordés par une bande de nuages épais qui marquent la limite sud de l’invasion de poussière. La limite représente le front froid qui avance en séparant l’air continental poussiéreux de l’air marin intact du sud.

Veuillez noter que l’image en couleur naturelle issue de canaux solaires présente mieux le nuage de poussière sur l’océan comparée au RVB poussière basé sur l’IR. Toutefois, si vous comparez le nuage de poussière au-dessus des surfaces terrestres chaudes comme Oman, l’Iran et le Pakistan, vous constaterez que le RVB poussière les montre mieux que l’image en couleur naturelle.

Forçage synoptique de tempêtes de poussière » Episodes de poussière postfrontaux » Exemple de pluie et poussière liées aux fronts

Une combinaison spectaculaire de pluie frontale et d’invasion majeure de poussière s’est produite en Méditerranée orientale du 21 au 23 janvier 2004. Le nuage de poussière postfrontal s’est développé sur l’est de la Libye le 21 janvier, a traversé l’Egypte le 22 janvier et est rentrée au Moyen-Orient le 23 janvier.

Cette image IR10.8 µm de nuit montre le front froid sur le nord-ouest de l’Egypte, se déplaçant vers l’est en direction du Caire. Nous ne pouvons pas voir le nuage de poussière postfrontal, car sa température se confond avec celle de la surface froide du désert.

Le nuage de poussière est cependant évident sur le produit RVB poussière, dans la zone située à l’arrière du front froid.

Cette image montre la tempête qui touche le Caire l’après-midi du jour suivant. Les traînées de poussière de couleur Magenta sur l’Egypte et la Libye indiquent des courants diffluents à l’arrière du front froid. Le phénomène encerclé au-dessus du centre de la Libye est-il un nuage de poussière? (Choisissez la meilleure réponse)

 

a) Oui

b) Non

La bonne réponse est « Non ».

Lorsque nous comparons l’image satellitaire avec une carte topographique, nous constatons qu’il s’agit du Haruj, une vaste zone volcanique qui couvre 45000 km dans le centre de la Libye.

S'il vous plaît faire une sélection.

Forçage synoptique de tempêtes de poussière » Episodes de poussière postfrontaux » Exemple australien

Le déclenchement de tempêtes de poussière par le passage d’un front ne se limite pas seulement au Moyen-Orient. Cette image couleur naturelle de SeaWiFS montre une énorme tempête de poussière qui a frappé Sydney en Australie, le 23 octobre 2002. La région source est un immense lit de lac asséché dans le centre-sud de l’Australie. L’est de l’Australie avait été en proie à une sécheresse pendant six mois, ce qui rendit les particules du sol beaucoup plus faciles à soulever. Les cases rouges indiquent des feux de brousse actifs. Les panaches de fumée indiquent la direction du vent dans les basses couches à l’avant du front de poussière qui avance. Veuillez noter que la couleur de la fumée provenant des feux est différente de celle du nuage de poussière.

Cette carte météorologique montre la position du front froid et de la dépression de surface à peu près au même moment que l’image de SeaWIFS. Veuillez noter la correspondance quasi-parfaite entre le front et le nuage de poussière.

Forçage synoptique de tempêtes de poussière » Episodes de poussière postfrontaux » Exemple de l’Amérique du sud-ouest

Les tempêtes de poussière postfrontales sont fréquentes aussi en Amérique du sud-ouest. Cette image couleur naturelle de MODIS en montre une qui provient du nord du Mexique et de l’ouest du Texas. Le maximum d’un jet a arrondi la base d’un thalweg d’altitude en donnant de l‘élan et par conséquent des vents forts en surface.

Forçage synoptique de tempêtes de poussière » Episodes de poussière postfrontaux » Exemple d’Asie du sud

La poussière associée aux systèmes frontaux affecte une grande partie de l’Asie du sud. La poussière est soulevée par des vents forts des régions arides du nord-ouest de la Chine et de la Mongolie, puis est transportée à travers la Chine et la Mer Jaune, pour toucher la Corée et le Japon. Au cours de l’hiver et au printemps le jet d’ouest transporte parfois la poussière au-dessus du Pacifique Nord vers l’est jusqu’en Amérique du Nord.

Cette image RVB poussière de MODIS de la matinée du 11 novembre 2010 montre une vaste zone de poussière postfrontale qui souffle sur l’est de la Chine. La poussière se déplaçant rapidement soufflait à l’est du désert de Gobi, d’où une énorme tempête avait débuté la veille. La poussière s’est ensuite dirigée vers la Péninsule Coréenne, et a atteint la Corée dans l’après midi. Ces grandes tempêtes de poussière sont fréquentes en Chine et se produisent habituellement au printemps, quand les fronts venant de la Sibérie à travers le désert de Gobi balaient le sud-est. A la fin de l’automne et pendant l’hiver, les tempêtes de poussière sont rares.

Forçage synoptique de tempêtes de poussière » Les épisodes de poussière provoqués par des alizés de grande échelle » Configurations globales des alizés

Les alizés sont les vents dominants en surface dans les régions subtropicales. Ils soufflent de façon prédominante du nord-est dans l’hémisphère Nord et du sud-est dans l’hémisphère Sud. Leur direction peut changer sur les continents en raison des dépressions thermiques locales, comme la dépression thermique de l’Afghanistan et du nord Pakistan. Au Moyen-Orient, l’alizé d’été arrive du nord et est connu sous l’appellation de Shamal, tandis qu’en Afrique du Nord il souffle du nord-est et est appelé Harmattan. Lorsque les alizés sont assez forts, ils peuvent soulever dans l’air de grandes quantités de poussière. Le “Shamal de 40 jours” se réfère à la durée de la version d’été de ces tempêtes de poussière.

Les alizés et la mousson sont responsables du transport de nuages de poussière géants, de l‘Afrique du Nord et du Moyen-Orient vers l’ouest au-dessus de l’Océan Atlantique jusqu’en Mer des Caraïbes et au sud-ouest par l’Océan Indien jusqu’en Inde.

Les épisodes de poussière provoqués par des alizés forts peuvent se produire toute l’année. Cependant, les épisodes de poussière d’été ont une plus grande capacité de soulèvement du sable et de la poussière à cause de l’instabilité d’origine convective induite par de fortes températures en surface.  

Forçage synoptique de tempêtes de poussière » Les épisodes de poussière provoqués par des alizés de grande échelle » Shamals d’été

La configuration synoptique des épisodes de poussière d’été de grande échelle au Moyen-Orient (Shamals) est caractérisée par :

• Une cellule anticyclonique semi-permanente s’étendant de la Méditerranée orientale au nord de l’Arabie Saoudite (un Anticyclone subtropical)
• Une dépression thermique sur l’Afghanistan/Pakistan (portion de la branche nord de la ZCIT)
• Une dépression thermique associée au vortex de mousson s’étendant sur le sud de l’Arabie Saoudite

Comme le montre cette carte d’analyse de pression en surface, la circulation cyclonique autour de la dépression se combine avec la circulation anticyclonique autour de la cellule anticyclonique pour renforcer les vents au-dessus de la région nord du Golfe Persique. Ces vents sont normalement confinés entre le sol et 1500 mètres (5000 pieds). Le Shamal est particulièrement fort au niveau du sol en cours de journée et faible la nuit.

Ce produit RVB poussière montre un Shamal type d’été, de juin 2008.  On est en fin de matinée en heure locale et le sol est déjà chaud. De gros nuages de poussière planent au-dessus du Moyen-Orient, de l’Irak à Oman/Pakistan et se répandent au sud au-delà de la Péninsule Arabique. Veuillez noter l’absence de tout système frontal.

Forçage synoptique de tempêtes de poussière » Les épisodes de poussière provoqués par des alizés de grande échelle » Configuration d’hiver en Afrique du Nord, 1^ère Partie

Mars 2010 fut un mois spectaculaire pour les tempêtes de poussière, avec presque tout le temps, la poussière soufflée dans le désert du Sahara et au-dessus de l’Océan Atlantique. La situation synoptique montrée par cette image du 18 mars 2008 présente la configuration type qui a provoquée ces vastes invasions de poussière en Afrique du nord.

• Il y a au-dessus de l’Afrique du Nord un anticyclone qui a été renforcé par des invasions d’air froid venu de l’Europe
• Il y a sur le sud du Sahel, une dépression qui est liée au mouvement vers le nord de la ZCIT
• La cellule Anticyclonique se presse contre la dépression et il y a un Harmattan fort entre les deux
• Il en résulte une invasion de poussière d’échelle continentale sur le Soudan, le Tchad, le Niger, le Mali et d’autres pays.

Les modèles de prévisions de poussière effectuent une excellente prise en compte de ces situations.

Forçage synoptique de tempêtes de poussière » Les épisodes de poussière provoqués par des alizés de grande échelle » Configuration d’hiver en Afrique du Nord, 2^ème Partie

Voici un autre exemple d’invasion d’air froid à partir de l’Europe pendant l’hiver qui a provoqué une tempête de poussière à grande échelle sur l’Afrique du Nord.

L’image située en haut à gauche montre une invasion de poussière qui a débuté sur le Maroc et l’Algérie le 5 mars 2006 lorsqu’un front froid est arrivé sur l’Afrique du nord. Au cours des jours suivants, la dépression associée s’est déplacée vers l’est au-dessus de la Mer Méditerranée. Derrière la traîne du front froid, les conditions de tempête de poussière se sont développées sur l’Afrique du Nord.

Forçage synoptique de tempêtes de poussière » Les épisodes de poussière provoqués par des alizés de grande échelle » Transport majeur de poussière de l’Afrique de l’Ouest aux Petites Antilles

La circulation subtropicale transporte souvent de la poussière désertique de l’Afrique vers l’ouest notamment aux Caraïbes et en Amazonie. La poussière est soulevée au-dessus de l’Afrique de l’Ouest par des fronts de rafales d’orages ou de puissants flux d’Harmattan.

Cette séquence d’images RVB poussière de 6 jours prises toutes les 15 minutes montre un panache de poussière du Sahara qui s’éloigne des côtes ouest de l’Afrique le 22 juin 2007. Il atteint les Petites Antilles dans les Caraïbes cinq jours plus tard, le 25 juin. Ce qui représente une distance parcourue de 4600 km en 123 heures soit une vitesse moyenne de 10 m/s (22 miles/h). Le nuage de poussière a effectué le parcours à un niveau avoisinant 5 km d’altitude. En jouant l’animation veuillez remarquer qu’elle est longue!

Veuillez noter le développement des nuages convectifs lorsque le front sec de la poussière rencontre l’air humide instable de la Mer des Caraïbes.

La poussière du Sahara apporte des bénédictions mixtes lorsqu’elle traverse l’Atlantique. Elle peut transporter des agents pathogènes qui nuisent aux coraux des Caraïbes et affectent l’état de santé des êtres humains. Elle apporte aussi de précieux éléments nutritifs au sol des îles des Caraïbes sans lesquels il serait plutôt stérile.

Tempêtes de poussière provoquées par des systèmes de mésoéchelle » Introduction

Cette section examine des tempêtes de poussière générées et influencées par le forçage de mésoéchelle, en s’appuyant sur des exemples de l’Afrique du nord, du Moyen-Orient et d’Amérique du sud.

Les phénomènes de la mésoéchelle qui induisent les tempêtes de poussière comprennent les vents catabatiques, les flux de corridor, la convection et les tempêtes des rafales descendantes d’inversion. Comme vous pouvez l’imaginer, ces situations sont plus difficiles à prévoir que les forçages synoptiques de tempêtes de poussière liés aux vents frontaux et autres phénomènes de grande échelle.

Nous allons commencer l’examen de ces phénomènes de mésoéchelle par les vents catabatiques.

Tempêtes de poussière provoquées par des systèmes de mésoéchelle » Vents catabatiques » Exemple d’Afrique du Nord

Cette image RVB poussière de MSG montre le 23 février 2006, deux invasions séparées de poussière sur l’Algérie, la Tunisie et la Libye. A quoi correspond la grande invasion sur la Tunisie et la Libye ? (Choisissez la meilleure réponse)

a) Une tempête de poussière préfrontale

b) Une tempête de poussière postfrontale

c) Une tempête de poussière générée par des flux de corridor

La bonne réponse est B.

Il s’agit d’une tempête préfrontale liée a une dépression sur la Tunisie. Veuillez noter la différence de couleur entre l’air préfrontal humide (bleu) et, plus à l’est, l’air sec postfrontal (rose). Ceci est dû à l’influence de la vapeur d’eau sur le produit. L’air sec a une composante rouge plus marquée que l’air humide dans le RVB poussière.

S'il vous plaît faire une sélection.

La seconde petite invasion de poussière se trouve sur l’Algérie, au sud des montagnes de l’Atlas. Les vents catabatiques du côté sous le vent des montagnes ont soulevé la poussière d’une zone source de la région. Les panaches de poussière apparaissent sous forme de traînées orientées nord-ouest/sud-est.

Vous pourrez identifier les tempêtes de poussière générées par des vents catabatiques en recherchant :

• Une chaîne montagneuse d’au moins 2 km de haut
• Des vents forts d’échelle synoptique perpendiculaires à la chaîne montagneuse
• Un nuage de poussière présentant des stries 

Ces conditions sont remplies dans le cas présent. Des vents synoptiques forts à 700 hPa sont perpendiculaires aux montagnes de l’Atlas hautes de 4167 mètres.

Tempêtes de poussière provoquées par des systèmes de mésoéchelle » Vents catabatiques » Exemple de l’Argentine

Voici un autre exemple d’invasion de poussière provoquée par des vents catabatiques forts. En Argentine, un vent sec se développe lorsque l’air polaire maritime descend des montages des Andes dans les plaines de la Pampa Argentine. Ce vent catabatique est appelé “zonda”. Le zonda souffle de mai à novembre et transporte souvent de la poussière. 

Ce produit RVB, date du 21 juillet 2009 à 18 TU, jour où de grandes quantités de poussière ont été transportées à travers la Bolivie et l’Argentine. Le front polaire est visible sur la Bolivie, le Paraguay et le sud du Brésil, tandis que le centre de la dépression est situé sur la frontière Uruguay-Argentine. La région source de la poussière est le Salar de Uyuni, un lit de lac asséché dans la Cordillère des Andes au nord de l’Argentine et au sud de la Bolivie. Il est considéré comme un "point chaud de la poussière". 

Tempêtes de poussière provoquées par des systèmes de mésoéchelle » Flux de corridor » La brèche de Tokar

Cette image couleur naturelle de SeaWIFS montre une tempête de poussière qui s’est produite en juillet 1999 non loin de la Mer Rouge. L’important contraste thermique entre l’intérieur du Soudan et la Mer Rouge a conduit à un resserrement du gradient de pression qui a favorisé le déclenchement de la tempête de poussière. Le sol bas du corridor de Tokar fournit à la poussière un chemin d’accès à la Mer Rouge.

Le corridor de Tokar est une brèche basse dans les montagnes qui bordent la côte ouest de la Mer Rouge.

Sur l’image de SeaWiFS, le panache de poussière dense qui a atteint la Mer Rouge s’est dispersé en jetant un voile sur la région. Au même moment, les vents qui traversent la Mer Rouge entre la surface et 850 hPa sont dominés par un flux de nord-est. Ceci apparaît comme favorable à l’advection du panache de poussière vers le sud-est.

La zone de convergence de la Mer Rouge aide aussi à maintenir la poussière au-dessus du centre de la mer. Cette zone de convergence est formée par l’air venant de la région nord de la Mer Rouge et soufflant vers le sud qui rencontre de l’air soufflant vers le nord à partir de l’entrée sud de la Mer Rouge. Ceci crée une zone de convergence qui prend au piège la poussière transportée.

La prévision exacte des flux de corridor requiert en général un modèle de mésoéchelle avec plusieurs cellules de la grille à l’intérieur du corridor. Etant donné que le corridor de Tokar a une largeur approximative de 110 km, des modèles de la mésoéchelle à haute résolution seraient capables de reproduire le flux. Pour plus d’information sur les flux de corridor, veuillez consulter le module de COMET sur les flux de corridor à http://www.meted.ucar.edu/mesoprim/gapwinds/index.htm.

Tempêtes de poussière provoquées par des systèmes de mésoéchelle » Flux de corridor » La dépression de Bodélé

La dépression de Bodélé dans le nord du Tchad, contient une série de lits de lacs asséchés qui forment la plus importante source au monde, de poussière soufflée par le vent. Les grands épisodes de poussière qui surviennent fréquemment dans cette région sont principalement provoqués par un système anticyclonique sur l’Afrique du Nord qui dirige des vents de nord-est, l’Harmattan, sur le Sahara.

Le corridor entre Les montagnes du Tibesti (3415 m) et celles de l’Ennedi (1450 m) joue aussi un rôle. Bien qu’il ne soit pas aussi étroit que d’autres, ce corridor crée un tunnel naturel de vent qui fait converger et intensifier les flux dans la région, créant ainsi un jet de basses couches. Ceci est une évidence sur cette image de MODIS du 5 janvier 2005 qui montre des traînées d’arcs de poussière de couleur claire, à travers la dépression de Bodélé en direction du lac Tchad.

MSG, 4 images RVB poussière montrant la progression d'une tempête de poussière Shamal le 11 février 2009 de 0800 à 1600 TU Lorsque vous regardez l’animation, veuillez noter comment la poussière agit comme un traceur passif du flux canalisé dans le corridor du Borkou, entre les montagnes du Tibesti et de l’Ennedi.

Le graphique ci-dessous montre quelques unes des principales sources de poussière certaines étant des lits de lacs asséchés.

L’animation montre la poussière et les RVBs couleur naturelle pour la même période (08 à 16 TU). En RVB couleur naturelle, les nuages de poussière apparaissent dans une teinte plus claire qui tend vers le blanc. En regardant l’animation, pouvez-vous dire quelles sont les nuages de poussière les plus épais (épaisseur optique) ?

Pour identifier les nuages de poussière épais en RVB couleur naturelle, veuillez rechercher les zones dans lesquelles aucun élément de surface n’est visible. Dans le cas présent, le nuage de poussière le plus épais est celui de la dépression de Bodélé. Il est plus difficile de voir le nuage de poussière à l’ouest des montagnes du Tibesti car il a une faible épaisseur optique.

Tempêtes de poussière provoquées par des systèmes de mésoéchelle » Flux de corridor » Cycle diurne des vents et soulèvement de poussière

Cette animation du produit RVB poussière de MSG montre la région de Bodélé de 00 TU le 13 novembre à 23 TU le 18 novembre 2009, lorsque plusieurs nuages de poussière ("poussées" de poussière) ont été soulevés et se sont dirigés vers l’ouest sur le Sahara/Sahel.

Pendant que vous regardez l’animation, veuillez noter le cycle diurne marqué des vitesses de vent en surface et l’émission de poussière dans la région de Bodélé. Tous deux atteignent leur minimum la nuit et leur maximum en fin de matinée/après-midi. Les vents en surface sont faibles la nuit car ils se détachent du jet de basses couches de Bodélé qui souffle au-dessus d’une inversion de température proche de la surface. Au cours de la journée, le réchauffement intense de surface induit la turbulence dans les basses couches et le jet se mélange jusqu’en surface en retournant la poussière.

Avez-vous remarqué aussi dans l’animation les aspects suivants?

• Les cirrus élevés se sont déplacés dans la direction opposée à celle de la poussière, de l’ouest à l’est. Ceci est dû à de forts cisaillements de vents au-dessus de la couche de surface dans laquelle la poussière a été piégée.
• La poussière venue de Bodélé a voyagé sur une grande distance (sur le Niger, le Nigeria et le Mali), ce qui est habituel. En fait, de vastes invasions de poussière provenant de cette région peuvent traverser l’Océan Atlantique et atteindre l’Amérique centrale et du sud.

Tempêtes de poussière provoquées par des systèmes de mésoéchelle » Convection et Haboobs » Description

Cette bourrasque de poussière est un Haboob, il s’agit d’une tempête de poussière provoquée par des rafales descendantes d’origine convective. Les Haboobs sont de véritables murs de sable et de poussière considérés par la plupart des personnes comme étant de puissantes tempêtes de poussière. Cette appellation est utilisée aussi bien en Argentine qu’en Afrique en Asie et dans le Désert du sud-ouest des Etats-Unis.

Tempêtes de poussière provoquées par des systèmes de mésoéchelle » Convection et Haboobs » Caractéristiques d’un Haboob

Les vents associés au front de rafale d’un courant sec descendant issu d’un système convectif ont une vitesse moyenne de 30 à 50 nœuds et peuvent facilement déclencher une tempête de poussière lorsqu’ils rencontrent une zone source appropriée. Les Haboobs sont plutôt de dimensions relativement petites, de l’ordre de 100 à 150 kilomètres, excepté dans la région sahélienne où ils peuvent atteindre horizontalement 1000 kilomètres. Cliquer sur Animer pour voir l’animation.

Les Haboobs avoisinent 1500 à 2500 mètres de haut lorsque l’épisode est à son pic. Toutefois ils peuvent atteindre 4500 mètres lorsqu’ils sont exacerbés par des flux d’expulsion convergents. Un Haboob de taille moyenne a une durée d’existence plutôt courte, d’environ trois heures. La visibilité commence d’habitude à s’améliorer aussitôt après le passage du front de rafales.

Dans le Sahel, par contre, les Haboobs créés par les lignes de grains sont beaucoup plus grands (jusqu’à 1000 km) et persistent plus longtemps (jusqu’à 24 heures). Ils peuvent maintenir la visibilité mauvaise, plusieurs heures après le passage du front de rafales.

Bien que les Haboobs qui approchent d’une région puissent être repérés de loin, ils se déplacent très vite, de façon générale à la moitié de la vitesse du vent de l’orage. Ainsi, un Haboob pris dans des vents de 50 nœuds se déplacera à 25 nœuds.

Tempêtes de poussière provoquées par des systèmes de mésoéchelle » Convection et Haboobs » Haboobs dans différentes régions

Voyons maintenant des exemples de Haboobs de différentes régions. Cliquez sur chaque onglet.

Mali

Ce produit RVB poussière de MSG montre en cours de journée un grand Haboob au-dessus du Mali, associé à une ligne de grains sur le Burkina Faso. Le front de rafales s’est propagé vers l’ouest, soulevant beaucoup de poussière et déclenchant de nouveaux orages d’origine convective. Ce même front de rafales a soulevé beaucoup moins de poussière au sud parce qu’il y a plus de végétation. Veuillez noter que le nuage de poussière en dissipation plus à l’ouest provient d’un épisode convectif antérieur.

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Afrique de l’ouest

Cette animation du produit RVB poussière de MSG montre une importante bourrasque de poussière au-dessus du Niger, du Mali et du sud de l’Algérie. Elle a été déclenchée par un système orageux de la zone inférieure de la scène. Le puissant Haboob a voyagé sur plusieurs centaines de kilomètres vers l’ouest dans le Sahara. Ceci montre une fois de plus jusqu’où ces systèmes peuvent se propager et à quel point ils peuvent être bien repérés la nuit.

Le 9 juin, nous avons vu la convection diurne soulever une partie de la poussière basse, plus haut au-delà de la couche limite de surface, d’où des vents d’ouest l’ont ramenée dans la direction est. En fin d’après-midi et pendant la nuit, la poussière en altitude apparaît nettement en magenta clair, comparée au magenta foncé de la bourrasque de poussière des basses couches. Vers la fin de l’animation, la propagation vers l’ouest de la bourrasque de poussière ralentit quand elle s’approche d’une zone de déformation. Cliquer sur Animer pour voir l’animation.

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Maroc/Algérie

Les flux d’est sur le Sahel déplacent les Haboobs vers l’ouest et le nord. A l’inverse, les Haboobs d’Afrique du Nord comme celui montré ici, sont dirigés par les vents d’ouest vers le sud et l’est dans le désert.

Cette animation montre un Haboob typique de l’après-midi dans la région frontalière entre le Maroc et l’Algérie. L’orage d’origine convective qui a déclenché le front de rafales du courant d’expulsion s’est développé sur les montagnes de l’Atlas et s’est dirigé vers l’est dans le désert algérien. L’intensité de la tempête ne s’est pas seulement manifestée par le front de rafales qui indique de forts courants descendants, mais aussi par des ondes de gravité qui marquent de puissants courants ascendants observés au sommet de l’enclume du nuage d’orage.

Veuillez noter que cette animation est un "produit sandwich" HRV/RVB poussière. Il mélange le canal haute résolution (HRV) et le RVB poussière de faible résolution, nous permettant de co-localiser sur le plan spatial, les caractéristiques des nuages (par exemple les sommets protubérants des nuages d’orage ainsi que les limites des courants d’expulsion) et les nuages de poussière. Ce produit mixte est sans aucun doute le meilleur produit géostationnaire à utiliser pour la surveillance des Haboobs pendant la journée.

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Tempêtes de poussière provoquées par des systèmes de mésoéchelle » Convection et Haboobs » Prévision des Haboobs

Les Haboobs sont beaucoup plus difficiles à prévoir que les tempêtes de poussière issues du forçage synoptique. Ce travail repose essentiellement sur la prévision immédiate, c’est-à-dire, déterminer si l’environnement se trouve dans les conditions de leur formation. Les procédures ci-après peuvent vous aider à prévoir les Haboobs provoqués aussi bien par des orages matures que ceux en dissipation.

Prévision des Haboobs provoqués par des orages matures

1. Recherchez les singes d’instabilité en altitude en utilisant l’indice du soulèvement le plus instable, si disponible.
2. Recherchez les valeurs élevées d’humidité relative environnementale entre 700 et 500 hPa et/ou les fortes valeurs de réflectivité simulée du radar WRF/COAMPS ou la réflectivité réelle d’un radar EWR à proximité, si disponible. Recherchez aussi les forts gradients verticaux de température entre le sol et approximativement 5 km (18,000 pieds).
3. Trouver le vent le plus fort à tous les niveaux en altitude où la température potentielle du thermomètre mouillé est inférieure à la température potentielle en surface (4 °C ou 39 °F). Il est possible que ce vent descende au sol.
4. Voir si votre zone de prévision est située dans ou près d’une région d’origine de poussière.

Prévision des Haboobs provoqués par des orages en dissipation

1. A quelle heure de la journée l’orage se produit-il? La dissipation des orages est plus probable après le coucher du soleil.
2. Déterminez la hauteur de la base du nuage d’orage. Plus elle est élevée (supérieure à 3 km ou 10.000 pieds au-dessus du sol) plus chaud sera en surface le flux descendant associé à cause de la compression adiabatique et par conséquent, plus faible sera le Haboob potentiel. L’accélération des flux descendants permettra d’atténuer quelque peu, l’effet du réchauffement.
3. Recherchez sur les animations d’imagerie en infrarouge de géostationnaire les sommets de nuages en réchauffement rapide, ce qui constitue un signe de dissipation de l’orage.
4. Voyez si l’orage se produit au-dessus d’une zone d’origine de poussière.

Tempêtes de poussière provoquées par des systèmes de mésoéchelle » Tempêtes de rafales descendantes d’inversion

Les tempêtes de vent de rafales descendantes d’inversion se produisent dans les plaines côtières en pente avec une brise de mer forte. Lorsque la brise de mer s’intensifie, la convergence le long du front de brise peut générer un soulèvement suffisant pour briser une inversion persistante. Cette instabilité potentielle provoque un mélange à la base de l’air froid situé plus haut, qui descend la pente et se retrouve en mer. L’air qui descend produit des tourbillons de roulis et potentiellement des tempêtes de poussière sévères le long de la côte. L’inversion se rétablit ensuite, et le phénomène disparaît. Jouez l’animation pour voir se dérouler ce processus.

Les tempêtes de rafales descendantes d’inversion se forment sur les terrains côtiers où la pente est d’au moins 4 mètres par kilomètre, comme ceux de la Mer Rouge et du Golfe Persique. Elles se produisent lorsque la brise de mer dépasse 15 nœuds et il y a en altitude une inversion, mais pas particulièrement forte. Les vents descendants durent 15 à 45 minutes et atteignent des vitesses de 90% du flux de gradient immédiatement au-dessus de l’inversion, typiquement de 20 à 25 nœuds. Ces tempêtes sont de tailles limitées bien qu’elles puissent réduire la visibilité à moins d’un kilomètre, selon les conditions locales de la surface du sol.

Les tempêtes de rafales descendantes d’inversion provoquent en général, un très mince banc de poussière au-dessus du Golfe Persique Bien qu’ils se produisent des deux côtés du Golfe, ils sont plus fréquents le long des côtes iraniennes et pakistanaises, plus favorables aux fortes brises de mer. La prévision du lieu où ils vont se produire est très difficile mais vous devrez rechercher les endroits où la courbure de la côte favorise de plus fortes brises de mer ou la convergence de la brise de mer. Les variations de la force de l’inversion influencent aussi l’emplacement du phénomène. Comme tous les épisodes de poussière, elles requièrent une zone source appropriée. Pour plus d’information sur les brises de mer, veuillez consulter le module de COMET sur la brise de mer à http://www.meted.ucar.edu/mesoprim/seabreez/index.htm.

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