CYCLE DE L’AEROSOL DESERTIQUE Prospective

Les Grandes lignes : A/ Cycle des aérosols désertiques en zones semi-arides : le cas du Sahel dans le cadre du programme AMMA B/ Etude de processus : Validation et développement de paramétrisations C/ Validation/développement d’instrumentation

A/ AMMA : les objectifs 1. Quantification des émissions « nettes » en zone sahélienne 2. Etude des facteurs contrôlant la variabilité des teneurs atmosphériques 3. Effet radiatif (direct) des aérosols terrigènes en Afrique de L’Ouest 4. Quantification des apports en nutriments sur l’Océan Nord Tropical

1. Quantification des émissions “nettes” = Bilan émissions/dépôt dans les systèmes convectifs STRATEGIE A l’échelle locale : –Mesures des flux d’émissions et de dépôt –Mesure de la distribution verticale avant et après – Simulation haute résolution des systèmes convectifs RAMS (coll. LaMP) A l’échelle régionale –Transect sahélien ( ) : Suivi des concentrations, épaisseurs optiques en aérosols (AERONET:PHOTONS, flux de dépôt total et humide, distribution verticale (coll. ISAC, ENEA, Italie) –Simulation annuelle des systèmes convectifs RAMS (coll. LaMP) –Simulations pluriannuelles CHIMERE-Dust

Résultats : bilan émissions/dépôts Masse émise :1,25 kt Masse déposée –Par voie sèche :12,6 kt –Par voie humide :212 kt Bilan émission-dépôts < kt Pour la grille 2 - les 1 et 2 juillet Globcover - Surface totalement érodable : BILAN ~> 0 - Surface végétalisée + cultivée : BILAN <0

Analyser les systèmes convectifs pour classifier les situations en cas « typiques » Simuler ces cas « typiques » Proposer une « paramétrisation » du bilan Prospective : comment généraliser ces résultats dans le temps et l’espace??

2. Etude des facteurs contrôlant la variabilité des teneurs atmosphériques STRATEGIE Simulations pluriannuelles CHIMERE-Dust –Paramétrisation dynamique de la végétation sahélienne –données sur l’utilisation des sols Validation –Données sols campagnes intensives –Transect sahélien –produits satellite (MSG, CALIPSO/PARASOL)

Measured and modelled Aerosol Optical Depths Measured and modelled Surface PM10 concentrations  The order of magnitude of the AOD and surface concentrations are retrieved  The seasonal cycle is well reproduced at the three stations (Schmechtig et al. ACPD, 2011) Cinzana, Mali Saharan dust emission = 2077 tg/yr Simulated dust load over West Africa

Prospective : comment améliorer les simulations ? Tester la sensibilité au forçage météo Contraindre le bilan de masse avec des mesures de granulo, dépôt et distributions verticales Améliorer le dépôt ?

Simulated LAI (m²/m²) by the STEP model forced by TRMM3B42 for year MAY OCTOBER Simulation of Sahelian mineral dust emissions

Prospective : améliorer les simulations Intégrer les surfaces cultives (coll. GET) Quid du forçage météo ?? Scénario futurs ?

3. Effet radiatif direct STRATEGIE Prélèvement et mesures in-situ, au sol et en avion d’aérosols sahariens et sahéliens –Propriétés physiques (taille, forme) –Propriétés optiques (diffusion et absorption, f( ) –Composition chimique et minéralogique; teneur en oxydes de fer résolue en taille Estimation de l’effet radiatif direct à l’échelle locale –Optimisation d’un code radiatif Modélisation de l’effet radiatif à l’échelle régionale –Simulations avec CHIMERE-Dust

4. Apport en nutriments à l’océan Atlantique Nord-tropical Stratégie Analyse de la solubilité en Fe des aérosols terrigènes –sahéliens collectés en zone sources –sahariens collectés en zone de transport Simulation des flux de dépôt à l’échelle continentale (CHIMERE-Dust)

Field observations Long-term (Jan 2005-ongoing) Ground-based measurements in Banizoumbou, Mali and Senegal Intensive measurement (2006) – Dry season (Jan-Feb 2006, 6 weeks) Ground-based measurements in Banizoumbou + british aircraft (UK BAe146) operating in Niger and Senegal – Wet season (Jun-Jul 2006, 6 weeks) Ground-based measurements in Banizoumbou + french aircraft (ATR-42) operating in Niger and Benin – Wet season (Sep 2006, 2 weeks) British aircraft (UK BAe146) operating in Senegal Part II. The AMMA project

Dust concentrations : main features  The seasonal maximum is not due to local dust emissions but to Saharan dust transport (low level) Daily PM10 concentration and wind velocities > Erosion threshold

Prospective : poursuite du STD Valoriser les données acquises (dépôts; années , …; cycle diurne, relation avec les MCSs) Nouvelles questions : évolution à l’échelle climatologique; rôle des activités anthropiques Quid du statut de SDT ?? (SOERE SECAO; SO INSU)

B/ Etudes de processus 1. Emission : –Validation de la granulométrie du DPM –Paramétrisation des émissions D>20µm –Etude du fractionnement minéralogique sol/aérosol 2. Dépôt : –Validation des paramétrisations de vitesses de dépôt

Etudes de processus 3. Interactions/Rayonnement : –Relations propriétés physico- chimique/optiques  soufflerie –Optimisation d’un code radiatif 4. Interaction /Phase aqueuse –Solubilité en conditions nuageuses –Solubilité en milieu marin

C/ Développement instrumentaux Efficacité des systèmes de prélèvement –AVIRAD –PIP+ Configuration de terrain Plateforme de mesures aérosols –Domaine IR –Prélèvements et analyse d’autres aérosols

Prospective : modélisation 3-D Tester/Valider la simulations des dépôts Intégrer des propriétés régionales à la source (minéralogie, pptés optiques; solubilité) Utilisation des champs 3D pour des estimations d’effet radiatif

Prospective : « Erosion » Poursuivre les collaborations avec l’IRD, l’IRA, et la JA-IRD de Niamey Erosion/Emission sur les systèmes anthropisés (cultures; patûres) Impact de la végétation