Caractérisation et impacts climatiques des aérosols en Afrique de l'ouest

Abstract

Les aérosols ont un impact significatif sur le bilan radiatif terrestre et sur le cycle hydrologique. Cependant, notre compréhension de leurs interactions avec le climat reste encore limitée, parce que leur concentration (charge) présente une grande variabilité temporelle et spatiale. L’Afrique est le continent le moins bien doté en termes d’outils de mesures climatiques alors que c’est la partie du monde où les changements climatiques se font le plus ressentir. C’est pourquoi, le projet AMMA (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine) a été initié avec l’installation de plusieurs instruments de mesure, comme celles dédiés à l’étude des aérosols entre autres. Les travaux présentés dans cette thèse portent sur l’étude de l’impact des aérosols sur le climat et sur l’énergie d’énergie solaire disponible en Afrique de l’Ouest. Le but étant une meilleure com préhension des interactions entre les aérosols et le système de mousson en Afrique. Notre travail s’est appuyé sur l’analyse d’un ensemble d’outils adaptés comme les observations acquises de puis la surface sur le site pilote de M’Bour (16.9˚W, 14.3 ˚N) près de Dakar (lidar, photomètre solaire, radiosondage, fluxmètre, Microtops II), d’un ensemble de produits issus de l’observation spatiale (MODIS, MISR, POLDER et CALIOP) ainsi qu’un modèle de climat régional couplé à un module de poussières désertique (RegCM3) en Afrique de Ouest. Au début, une caracté risation inter-saisonnière entre 2000 et 2010 a été mené sur plusieurs stations AERONET de la région. Le principal résultat qui ressort de cette première partie est une prédominance des pous sières désertiques entraînant un maximum de refroidissement entre mars et juillet sur toute la région. Ensuite, le modèle climatique régional RegCM3 a été utilisé pour estimer l’impact des poussières désertiques sur les paramètres climatiques. La distribution horizontale et verticale des aérosols a été assez bien validé par les observations (AERONET et lidar) surtout dans les couches supérieures à 2 km. Ensuite, une simulation sans et avec effet des poussières a permis d’évaluer l’impact des particules minérales sur les paramètres climatiques, notamment sur la température de surface et les précipitations en Afrique de l’Ouest. Et enfin l’analyse des deux cas d’études révèle des modifications sur les paramètres météorologiques et sur le potentiel d’énergie solaire disponible. Le premier cas est une application dédiée à l’évaluation de l’effet des aérosols sur l’énergie solaire disponible à M’Bour (Sénégal) en 2006. Les observations du fluxmètre ont permis de caractériser la variabilité saisonnière du potentiel d’énergie solaire sur cette station. La comparaison avec celles du photomètre solaire stationné sur le même lieu ont permis d’estimer l’impact de l’épaisseur optique sur les potentiels direct normal, diffus et global. Les résultats du second montrent des changements dans la Couche d’Air Saharienne (SAL) pour l’événement de poussières intense survenu à Dakar le 7 juillet 2010. Le transport du panache de poussières a été étudié de son émission au sud de l’Algérie (le 4 juillet 2010) jusqu’à son maximum le 7 juillet au dessus de Dakar. Cela a abouti par une diminution du rayonnement direct normal de plus de 300 W/m2 et de l’humidité relative de l’ordre de 50% par rapport à la journée précédente.