Qu’a-t-on observé ?
P. Chazette. En sondant l’atmosphère avec un lidar, sur le plateau de Saclay, on s’est rendu compte qu’il y avait une énorme quantité d’aérosols présente dans l’air ! Près de 2 à 3 fois la charge en aérosol moyenne habituelle en région parisienne ! À noter que la situation n’est pas propre à la région parisienne : on aurait pu observer cela partout en France.

Leur origine est à peu près certaine : le Sahara. Ce n’est pas nouveau que des aérosols de cette provenance passent au-dessus de la France, on voit souvent cela au printemps, quand on a des dépôts de poussière de sable sur les voitures. Mais il faut de la pluie pour déposer ces poussières d’atmosphère, ce qui n’a pas été le cas en juin. De plus, ici, l’épaisseur de la couche, sa charge en aérosol et la durée pendant laquelle les aérosols sont restés au-dessus de nos têtes ont donné au phénomène une ampleur exceptionnelle.

Enfin, la situation météo était particulière : on avait deux anticyclones de chaque côté de la France, et une dépression, située un peu plus haut au centre, qui faisait comme une espèce d’aspirateur attirant l’air saharien vers la France. En général, l’air se déplace d’ouest vers l’est mais dans notre cas, il est resté bloqué un certain temps au-dessus de nous. C’est ce qu’on appelle un système de « blocage oméga ». L’air très chaud du Sahara a transporté avec lui des poussières désertiques, et le phénomène oméga a bloqué toute la circulation atmosphérique. Donc les aérosols de poussière ont stationné longuement au-dessus de nos têtes et ont contribué à empêcher les températures de redescendre la nuit. Cela fait un effet de serre.

Comment explique-t-on ces observations ?
P. Chazette. À ce stade, on ne le sait pas encore. Il y a toute une étude à faire en regardant les conditions de soulèvement dans les régions sahariennes.

Est-ce la première fois que l’on observe un tel phénomène ?
P. Chazette. Il y a souvent des particules sahariennes en période de canicule car les masses d’air viennent du sud, mais pas forcément en grande quantité. Durant la canicule de 2015, moins intense, il y a également eu des transports d’origines diverses : Canada, Sahara, Europe de l’est etc. Lors de la canicule de 2003, la situation était assez proche sauf qu’à l’époque, les aérosols ne provenaient pas du désert, mais des feux de forêt du Portugal et de l’Espagne. C’étaient des particules de suie, qui sont, au même titre que les aérosols désertiques, capables d’absorber les rayonnements solaire et tellurique : elles chauffent et réémettent ce rayonnement vers nous. C’est un phénomène additionnel de réchauffement. La journée, cela ne se ressent pas trop parce que le soleil chauffe considérablement la surface et la convection est un facteur dominant. Par ailleurs, les particules désertiques réfléchissent une partie du rayonnement solaire et dans ce sens limitent son impact en surface, tout en réchauffant localement l’atmosphère. Cela ajoute peut-être un degré. Mais durant la nuit, cela contribue à empêcher les températures de redescendre dans des valeurs qui sont plus supportables. Ici les poussières contiennent des oxydes de fer qui absorbent particulièrement la chaleur. Dans les deux cas, cela vient modifier le bilan radiatif de la planète et réchauffer l’environnement.

D’où vient cet oxyde de fer ?
P. Chazette. Les aérosols sahariens peuvent être mis en suspension par plusieurs processus dynamiques. Imaginons qu’on ait une très forte dépression dans le sud du Sahara, dans la partie qui n’est pas désertique. Un cumulonimbus se forme, dont vont descendre ce qu’on appelle les courants de densité, un air très froid avec des vents très forts (comme juste avant un orage, mais à plus grande échelle). Ce vent, lorsqu’il arrive à la surface, va soulever des murs de sable, comme on voit sur certaines images. Les grains de sable sont trop lourds pour aller loin et redescendent ; en tapant sur la surface, ils font volatiliser des argiles, les célèbres loess. Ce sont ces argiles qui sont effectivement transportées. L’argile contient énormément d’oxyde de fer.

Les aérosols n’ont-ils pas habituellement plutôt un effet refroidissant ?
P. Bousquet. C’est vrai que souvent on a l’image d’un aérosol qui va réfléchir le rayonnement solaire. C’est vrai en moyenne et sur l’ensemble de la planète, les aérosols ont alors plutôt un effet refroidissant. Mais ici, une partie du rayonnement solaire est absorbé dans la couche d’aérosols puis réémis notamment vers le bas, ce qui va donc conduire à un réchauffement de l’atmosphère de surface.

Les aérosols n’apportent-ils pas également des bienfaits ?
P. Chazette. Oui, ils contiennent énormément de nutriments. Dans le sud de l’Espagne, du côté d’Almeria, les terres sont enrichies par ces apports d’aérosols minéraux. Dans l’océan, également, il va se créer ce qu’on appelle des blooms phytoplanctoniques par suite des dépôts des particules terrigènes, qui vont avoir un rôle non négligeable dans le cycle du carbone. Ces poussières, jouent un rôle fondamental dans l’ensemencement d’océans et dans la chaîne alimentaire marine.

Pourquoi et comment a-t-on observé ce phénomène ?
P. Chazette. Avec le lidar Horus. Un lidar, c’est un système avec un laser qui tire dans l’atmosphère et un télescope qui récupère le signal qui en revient. Ce signal contient de l’information sur la composition de l’air. Ici on recherchait les aérosols, ce que l’on fait souvent dans les épisodes de canicule.

Horus est un instrument qui a été développé conjointement par le CEA et le CNRS pour l’application d’un projet ANR, dont un des objectifs est de surveiller la Méditerranée et mesurer son contenu en eau. On y a ajouté des voies pour mesurer les particules dans l’air, qui sont en suspension, et il a servi de préfiguration pour la conception d’un autre lidar, sur le site de l’Observatoire de physique de l’atmosphère à la Réunion l’année prochaine par le Groupe opérationnel national lidars de l’INSU. Il a été conçu par les équipes du CEA et du CNRS pour observer, entre autres, les rivières atmosphériques d’aérosols en provenance d’Afrique qui viennent impacter le bilan radiatif régional dans cette zone de l’Océan Indien et même suivre les panaches volcaniques dans la stratosphère comme pour le volcan Hunga Tonga-Hunga Ha’apai.

Pourquoi observer les aérosols particulièrement en cas de canicule ?
P. Chazette. C’est assez intéressant pour deux raisons : en cas de canicule, les sols se dessèchent, la surface est très chauffée. L’air chaud monte et entraine avec lui les particules qui sont au sol. On retrouve alors beaucoup d’aérosols remis en suspension durant ces types d’événements. C’est à surveiller parce qu’on peut dépasser les seuils sanitaires en termes de concentration de polluants. D’une manière générale, nous étudions les aérosols car ils sont des acteurs clés à prendre en compte dans le changement climatique, mais pour lesquels nous avons encore beaucoup d’incertitude.

Quelle est la part de ce phénomène d’aérosols désertiques dans la vague de chaleur passée ?
P. Bousquet. Cette vague de chaleur est amplifiée par la hausse des températures causée par les activités humaines émettrices de gaz à effet de serre (voir climameter.org pour l’attribution d’évènements extrêmes). Le phénomène que nous avons observé avec le lidar est un phénomène additionnel de réchauffement qu’il reste à estimer précisément (probablement de l’ordre de 1° au maximum). D’une manière plus générale, le réchauffement climatique va amplifier les phénomènes météorologiques. Une période qui aurait été « chaude » dans le passé peut se transformer en canicule plus facilement et de plus régulièrement.

Contacts
Patrick Chazette, LSCE-IPSL •
Philippe Bousquet, LSCE-IPSL •

Source : CNRS Terre & Univers.