Le Transect Sahelien : suivi à long-terme des aérosols désertiques en zone sahélienne PI Scientifiques : Béatrice Marticorena (1), Jean Louis Rajot (1,2)

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1 Le Transect Sahelien : suivi à long-terme des aérosols désertiques en zone sahélienne PI Scientifiques : Béatrice Marticorena (1), Jean Louis Rajot (1,2) PI Techniques : Bernadette Chatenet (1), Cécile Gaimoz (1), Anais Féron (1) Staff Technique local : A. Maman and A. Zakou (IRD, Niamey, Niger), B.S. Coulibaly, M. Coulobaly and I. Koné (IER, Cinzana, Mali), A. Diallo and T. Ndiaye (IRD, M’Bour, Sénégal). M. Diop and S. Der (ISRA; Bambey, Sénégal). (1) Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA), Université Paris 7 et 12, UMR CNRS-INSU 7583, IPSL, Créteil, France (2) IRD, UMR 211 BIOEMCO, Bondy -> Maintenant iESS-Paris

2 Les aérosols désertiques  Particules terrigènes émises par érosion éolienne depuis les zones arides et semi-arides  Environ 40% en masse des émissions globales de matière particulaire

3 Les aérosols désertiques  Impacts : radiatif, chimique, biogéochimique, sanitaire, économique Pertes en sol Impact radiatif (+ ou -) Apport en nutriments (Fe, P,..) Reduction de visibilité

4 Des panaches d’extension continentale Les aérosols désertiques en Afrique de l’Ouest 08 th March – 16h30 UTC Visible (MODIS) IR (SEVIRI/MSG)

5 Les épaisseurs optiques en aérosols les plus fortes mesurées sur terre (>4) Les aérosols désertiques en Afrique de l’Ouest - Aeronet/Photons stations -

6 Les poussières en Afrique de l’Ouest Une forte dépendance avec les conditions climatiques, directe ou indirecte (via la végétation) D’après Dumay et al. (2002) Nouakchott (Mauritanie)  Des augmentations importantes des processus d’érosion éolienne au Sahel en phase avec les variations de précipitations  Le niveau d’activité éolienne récent reste supérieur à ce qu’il était avant la sécheresse : augmentation de la pression anthropique ?

7 Le “Sahelian Dust Transect” Objectif 1- Quantifier les teneurs en aérosols désertiques dans la zone sahélienne 2- Comprendre les mécanismes qui controlent leur variabilité de l’échelle journalière à l’échelle interannuelle Stratégie Obtenir un ensemble de données permettant de documenter le bilan de masse des aérosols désertiques à l’échelle régionale : - Contenu intégré sur la verticale (épaisseur optique en aérosols) - Concentration de surface - Flux de dépôt totaux et humides

8 “Sahelian Dust Transect” : localisation 3 stations sur le principal trajet des poussières Sahariennes et Sahéliennes Banizoumbou, Niger Cinzana, MaliM'Bour, Senegal mm.yr -1 Longitude (°) Latitude (°)

9 “Sahelian Dust Transect” : Instrumentation Selection : simplicité et résistance à des conditions météorologiques “sévères” PM10 inlet TEOM Concentration massique Meteorologie - Vitesse de vent - Direction de vent - Temperature - Humidité Dépôt total et humide AERONET/PHOTONS photomètres solaires

10 Cycles saisonniers régionaux (2006-2012) BANIZOUMBOU Fortes concentrations Faibles precipitations : 505 mm -> dépôt humide = 52% du total CINZANA Concentrations intermédiares Fortes precipitations : 735 mm -> dépôt humide = 62% du total M’BOUR Concentrations plus faibles Precipitations faibles : 594 mm -> dépôt humide = 8% du total Dépôt sec dominant ! Est Ouest

11 Séries temporelles de concentration 2006-2012 Banizoumbou (Niger) Cinzana (Mali) M’Bour (Sénégal)  Aux trois stations, la variabilité interannuelle est très marquée (intensité et mois d’occurence des max et min)

12 Impact sur la qualité de l’air Indices de Qualité de l’Air (US EPA, 1999) calculés en fonction des concentrations mesurées sur les stations SDT et estimées à partir de la visibilité horizontale au Bénin. (de Longueville et al., 2012) Good Unhealthy

13 Flux de dépôt annuels à l’échelle régionale - Un gradient Est-Ouest négatif 2006-2012

14 Flux de dépôt annuels à l’échelle régionale  Des mesures cohérentes avec les donnés de la litterature  Un gradient marqué des sources aux zones de transport Cinzana 119 g.m -2.yr -1 M’Bour 92 g.m -2.yr -1 Banizoumbou 133 g.m -2.yr -1 Ghana (dry season) 42 g.m -2.yr -1 Lybia 129 g.m -2.yr -1 Spain 5.3 g.m -2.yr -1 Corsica 11.2 g.m -2.yr -1 Turkey 13 g.m -2.yr -1 Kriti 11-23 g.m -2.yr -1

15 Conclusion - Le premier suivi pluri-annuel des concentrations et des dépôts de poussières en zone sahélienne - Un taux de récupération des données remarquable (~90%, même actuellement) - Echantillonnage temporel : échelle journalière/évènementielle à interannuelle

16 Conclusion Résultats principaux:  Les concentrations d’aérosols désertiques en zone sahélienne sont controlées par le transport d’aérosols sahariens en saison sèche, par les caractéristiques (vitesse de vent, précipitation) des systèmes convectif et l’évolution du couvert végétal en saison humide.  Au Mali et au Niger la saisonnalité des dépôts est largement controlée par le dépôt humide, et donc par les précipitations; au Sénégal, c’est le dépôt sec qui domine le dépôt total  Les trois stations ont à la fois des similitudes et des différences en terme de contenus atmosphériques et de dépôts : elles sont très complémentaires pour tester la capacité des modèles à reproduire ces comportements

17 Autres applications -Test et validation de modèles 3-D du cycle des aérosols désertiques : - Modèle régional CHIMERE (Schmechtig et al., JGR, 2011) - Modèle ECMWF; Programme MACC (Cuevas et al., ADP-D, 2014) - Modèle LMD-z (Hourdin et al., ADP-D, 2014) -Analyse de la distribution verticale des aérosols par LIDAR au Sénégal (Léon et al., ACP, 2009; thèse A. Mortier, LOA, Lille) - Etude des relations entre aérosols désertiques, climat et épidémies de méningites au Sahel (Projet ADCEM; GIS Climat-Environnement Société; financement ANSES; PI: B. Marticorena; 2009-2011) - Etude de l’impact des aérosols désertiques sur la santé (De longueville et al., 2011; 2012). - Distribution des données météo à la demande (ex : Etudes sur les rongeurs, L. Granjon, IRD, UMR 022 CBGP)

18 Situation actuelle et perspective - Poursuite des mesures dans le cadre de l’OSU “EFLUVE” - Intégration dans le SOERE “ORAURE” (Observations en Réseaux des Aérosols à Usage de Recherches Environnementales ) en 2012. - Soutien du programme national AMMA-2 - Demande de labellisation “Service d’Observation” de l’INSU (reflexion en cours sur la restructuration des SO)

19 Motivation pour poursuivre Quelles sont les causes de la variabilité à l’échelle intrasaisonnière et interannuelle des évènements de saison sèche et humide ? - Intégrer la variabilité “naturelle” du climat - Observer l’effet des modifications des surfaces liées à l’évolution des activités anthropiques - Détecter l’impact du changement climatique ?