Contexte :

Chaque mois de septembre, des systèmes convectifs de méso-échelle (MCS) se propageant vers l’ouest et générés au-dessus de l’Afrique de l’Ouest continentale sont transportés au-dessus de l’océan Atlantique, où ils interagissent avec les ondes tropicales dans l’atmosphère, y compris les ondes d’est africaines, ainsi qu’avec les panaches de poussière provenant du Sahel et du Sahara. Dans la région de l’archipel du Cap-Vert, les perturbations dans le sillage des MCS évoluent souvent dans l’environnement côtier complexe au large de l’Afrique de l’Ouest et conduisent parfois au développement de tempêtes tropicales et d’ouragans qui ont un impact significatif sur le temps dans les Caraïbes, le sud-est des États-Unis et l’Europe occidentale.

Les prévisions précises de la cyclogenèse dans la région du Cap-Vert sont actuellement entravées par la mauvaise compréhension des interactions mentionnées ci-dessus ainsi que par les limites des modèles de prévision numérique du temps (PNT) . En effet, l’Afrique tropicale est l’endroit du globe où l’on observe le plus grand nombre de MCS, ce qui constitue un défi pour les schémas de convection. En outre, les modèles actuels de prévision numérique du temps peinent à représenter le couplage entre les ondes tropicales et le flux atmosphérique moyen. En outre, il semble que les interactions entre les ondes d’est africaines (AEW) et d’autres ondes tropicales avec la poussière, le rayonnement et les systèmes convectifs induisent des effets non linéaires dans le développement des ondes qui sont difficiles à prendre en compte par les modèles de PNT actuels.

Objectifs :

Evaluer les effets liés aux aérosols de poussière, à savoir l’effet radiatif direct, semi-direct et indirect, sur la dynamique atmosphérique dans l’environnement côtier complexe au large du Sénégal.

Contribuer à la calibration, validation et préparation de plusieurs missions spatiales d’intérêt pour le CNES et l’ESA (Aeolus, IASI sur MetOp-C, ACCP/AtmOS, WIVERN, EarthCARE.

Partenaires : ESA – CNES – LEFE/CNRS – IPSL (LATMOS, LMD, LISA) – LaMP, LAERO et SAFIRE

Implication de l’IPSL : étudier les interactions des systèmes convectifs de mésoéchelle-poussières-ondes au large de l’Afrique de l’Ouest en se basant sur des observations de pointe au sol, aéroportées et spatiales et sur des simulations numériques régionales.

Moyens utilisés : Falcon 20 SAFIRE

Moyens IPSL utilisés : RALI (Lidar LNG et radar RASTA) ; code communautaire CHIMERE, produits issus de l’observation spatiale IASI à l’aide de AEROIASI développé au LISA.

Le projet CADDIWA est lié aux thèmes de recherche suivants de l’IPSL : « composition atmosphérique » et « cycle de l’eau », et s’inscrit dans 2 axes forts à l’IPSL, à savoir « Caractère innovant dans le domaine instrumental » et « Développement de nouveaux axes de coopération au sein de l’IPSL » :

– RALI consiste en une plateforme aéroportée combinant un radar Doppler de nuages à 95 GHz nommé RASTA et un lidar à triple longueur d’onde et double polarisation (capacité de haute résolution spectrale) nommé LNG pour la caractérisation des propriétés macrophysiques, microphysiques, radiatives et dynamiques des nuages, des aérosols et de la convection. Les performances de RALI ont été améliorées récemment : le radar est presque 5dB plus sensible qu’il y a 3 ans (pendant la campagne EPATAN) et mesure maintenant le vent en 3D, tandis que la haute résolution spectrale à 355 nm est maintenant opérationnelle sur le lidar LNG. Toutes ces améliorations sont essentielles au succès de la campagne et seront évaluées en détail par LATMOS sur le terrain.

– Les simulations numériques du modèle régional WRF-CHIMERE (récemment relabellisé « Code Communautaire » par le CNRS/INSU pour la période 2020-2024), qui incluent une paramétrisation d’interaction aérosol-nuage récemment développée, seront utilisées pour quantifier les interactions aérosol-rayonnement-nuage (c’est-à-dire les trois effets mentionnés ci-dessus) en tenant compte de la variabilité spatiale et temporelle des sources d’aérosol à distance sur le Sahara et le Sahel. CHIMERE sera également utilisé à des fins de prévision pour préparer les plans de vols du Falcon 20 concernant les épisodes de transport d’aérosols terrigènes. L’utilisation des données RALI ainsi que des mesures des sondes microphysiques à des fins de vérification de CHIMERE est un nouvel axe de coopération entre LATMOS, LISA et LMD.

– De nombreux produits aérosols, nuages et vents provenant de missions spatiales telles que les satellites Aeolus, CALIPSO (CALIOP et IIR), IASI, SEVIRI et AQUA/TERRA (MODIS, AIRS, MISR) seront utilisés dans le projet pour la vérification des modèles et la contextualisation des observations aériennes recueillies pendant la campagne. En particulier, les produits aérosols 3D IASI développés au LISA seront utilisés pour cartographier la distribution verticale des panaches de poussière avec CALIOP. L’utilisation des données RALI ainsi que des sondes microphysiques à des fins d’évaluation de la qualité des produits aérosols IASI est un nouvel axe de coopération entre LATMOS et LISA.

– Les nuages d’étage moyen au-dessus du Sahara et de l’Océan Atlantique adjacent sont des caractéristiques omniprésentes et uniques associées à la circulation estivale du système de mousson d’Afrique de l’Ouest, comme l’a récemment démontré le LMD sur la base de données MSG/SEVIRI. Au cours de CADDIWA, nous caractériserons, pour la première fois, les nuages de moyenne altitude au sommet de la couche d’air saharienne en utilisant des instruments de télédétection aéroportés et in situ. Leurs phases liquides et/ou mixtes, leur épaisseur optique et leur structure seront évaluées à l’aide de RALI et de sondes microphysiques in situ, tandis que leur environnement thermodynamique sera documenté à l’aide de dropsondes. En outre, nous évaluerons dans quelle mesure les simulations CHIMERE peuvent reproduire les caractéristiques (y compris les propriétés microphysiques) de ces nuages de moyenne altitude. Cet aspect du projet est destiné à développer un nouvel axe de coopération entre LATMOS et LMD.

Directeur scientifique, responsable : Cyrille Flamant, LATMOS-IPSL

Personnel IPSL :

– Prévisions météorologiques et composition atmosphérique : Tanguy Jonville (Stagiaire M2 LATMOS), Cédric Langué (doctorant LATMOS), Laurent Menut (LMD)

– Coordination avion: Clémantyne Aubry doctorante LATMOS), Quitterie Cazenave (postdoctorante LATMOS),

– Expert Instrument : Clémantyne Aubry, Sophie Bounissou, Christophe Caudoux, Quitterie Cazenave, Hélène Collomb (opérateurs RALI, LATMOS), Paola Formenti (microphysique aérosols, LISA)

– Analyse des observations spatiales : Gérard Ancellet (CALIOP, LATMOS), Juan Cuesta (IASI, LISA), Geneviève Seze (MSG/SEVIRI)

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