FENNEC

Campagne instrumentée et aéroportée

Mercredi, 1 juin 2011 - Jeudi, 31 mai 2012

Contexte et objectifs

Image dans le visible du spectromètre MODIS (Moderate resolution imaging spectroradiometer) à bord du satellite Aqua du 6 mars 2004. © NASA Le Sahara central possède un des climats les plus extrêmes de la planète. Pendant les mois d’été de l’hémisphère nord, en réponse au chauffage de la surface par le rayonnement solaire, une dépression thermique très prononcée se développe au-dessus des vastes étendues inhabitées qui couvrent le nord du Mali, le sud de l’Algérie et la Mauritanie orientale. Cette dépression thermique saharienne joue un rôle central dans le système de mousson d’Afrique de l’Ouest ainsi que dans les échanges d’humidité et d’aérosols entre le Sahara et deux régions qui lui sont couplées du point de vue de la dynamique atmosphérique, à savoir le bassin méditerranéen et le Sahel, qui sont de ce fait deux des régions du monde pour lesquelles l’impact du réchauffement global sur le cycle de l’eau présente les plus grosses incertitudes.
Concentration en aérosols intégrée sur la colonne d’air au-dessus du continent africain telle que simulée par le modèle ALADIN de Météo-France. © Météo-France De nombreuses études montrent en effet que la dépression thermique saharienne est localisée dans les régions ayant les plus fortes charges en aérosols de l’atmosphère terrestre au cours de l’été boréal. Or, les poussières désertiques sont une composante du climat dont les effets direct et indirect sur le bilan radiatif sont très mal connus. Les biais et erreurs affectant ce bilan dans les modèles au-dessus du Sahara sont donc très importants et il est désormais avéré qu’ils ont des répercussions notables sur la modélisation de la dynamique atmosphérique bien au-delà du Sahara, avec des conséquences sur la prévision du développement des cyclones dans l’Atlantique ou encore sur la compréhension de la circulation atmosphérique au-dessus du bassin méditerranéen.
Ces carences des modèles de climat ou de prévisions météorologiques au-dessus du Sahara sont liées au faible nombre d’observations disponibles dans cette région, aux manques de fiabilité des données satellite au-dessus des régions désertiques (les capteurs ayant des difficultés à distinguer les aérosols des surfaces désertiques) et à une méconnaissance des caractéristiques dynamiques, thermodynamiques, mais également radiatives (notamment l’impact des aérosols désertiques) de l’atmosphère saharienne.

Les objectifs du projet FENNEC sont :

  1. Soulèvements de poussières au-dessus du Mali dans la région de Hombori, associé à la propagation d’un courant de densité. © F. Guichard, CNRS d’étudier les mécanismes de soulèvement des aérosols désertiques au niveau des sources, en fonction des conditions de surface et des conditionsmétéorologiques ;
  2. d’évaluer la représentation des caractéristiques de la couche limite atmosphérique saharienne (CLAS) et des mécanismes de soulèvement dans les modèles globaux et régionaux ;
  3. d’identifier les erreurs imputables à la représentation "simplifiée" des processus clés de soulèvement et transport des aérosols dans les simulations effectuées par les modèles de plus grandes échelles que la méso-échelle, et leur impact sur la prévision ;
  4. de fiabiliser les produits "aérosols" issus de l’observation spatiale en région saharienne.

Dates et lieux

Probabilité d’occurrence de la dépression thermique saharienne au cours du mois de juin pour la période 1985-2001 (d’après Lavaysse et al., 2009). La phase terrain du projet FENNEC s’articule autour de deux périodes d’observations :

  • une période d’observations intensives ou EOP (Extended obervation period) de 1 an, du 1er juin 2011 au 31 mai 2012, au cours de laquelle seront déployés des moyens de mesures automatiques (stations météo, radiomètres, photomètres solaires, anémomètres) répartis à travers le Sahara central (nord Mali, sud Algérie, ouest Mauritanie) et le Sahel ;
  • une période d’observation spéciale ou SOP (Special observing period) de quatre semaines au cours du mois de juin 2011 pendant laquelle les mesures au sol seront renforcées avec la mise en place de trois super sites en Mauritanie, en Algérie et au Maroc. Deux avions de recherche, le Bae146 de FAAM (Facility for airborne atmospheric measurements) et le Falcon 20 de SAFIRE (Service des avions français instrumentés pour la recherche en environnement), contribueront également à la stratégie expérimentale mise en œuvre pendant la SOP.

Moyens déployés

Station de mesures météorologiques installée à Bamba au Mali. © E. Mougin, CNRS Le déploiement envisagé par la composante française du projet pour la période dite EOP est le suivant :

  • une station complète de mesure en surface incluant capteurs météorologiques (pression, vent, température et humidité), anémomètre 3D pour la mesure du flux de chaleur sensible, radiomètres (flux visible et infrarouge montant et descendant) au Mali ;
  • deux stations GPS pour la mesure de la colonne de vapeur d’eau au Mali.

Le déploiement envisagé par la composante française du projet pour la période dite SOP est le suivant :

  • un lidar rétrodiffusion (distribution verticale des aérosols désertiques et dynamique de la couche limite saharienne), un photomètre (concentration en aérosol intégrée sur la colonne) et une station GPS au Maroc ;
  • un dispositif instrumental de collecte des aérosols sur le site en Algérie ;
  • un lidar rétrodiffusion à haute résolution spectrale et un système de largage de dropsondes (profils de variables dynamiques et thermodynamiques) à bord du Falcon 20. L’avion sera basé au Canaries et effectuera des vols au-dessus du Mali, de la Mauritanie, du Maroc et de l’Algérie.

La mise en place d’un volet "modélisation" coordonné, et incluant les modèles de recherche Meso-NH, RAMS et CHIMERE ainsi que les modèles opérationnels AROME et ALADIN, est également prévue pendant la SOP pour la prévision en temps réel et l’analyse des épisodes de soulèvement et de transport de poussières.

Soutiens

Le projet FENNEC est soutenu par l’ANR "blanc", les programmes LEFE (INSU/CNRS) et TOSCA (CNES), le NERC et le DFG.

Partenaires

Les principaux partenaires européens sont l’INSU/CNRS, l’IGN, Météo-France, le CEA, le NERC (Natural environment research council, Royaume-Unil) et le DFG (Deutsche forschungs-gemeinschaft, Allemagne).
Les partenaires africains sont principalement les services météorologiques des pays concernés par les campagnes de terrain qui fourniront une aide logistique aux chercheurs : l’Office national météorologique de l’Algérie, la Direction météorologie nationale du Mali, la Direction météorologie nationale du Maroc, et la Direction météorologie national de la Mauritanie.
Le projet bénéficie également de nombreux soutiens aux niveaux national et international, entre autres du programme de l’OMM "Sand and dust storms warning advisory assessment system" et du Centre africain des applications de la météorologie pour un développement durable (ACMAD).

Laboratoires français impliqués

GAME/CNRM (Toulouse), LA/OMP (Toulouse), LAREG (Marne-la-Vallée), LATMOS/IPSL (Île-de-France), LISA/IPSL (Créteil), LMD/IPSL (Île-de-France), GET/OMP (Toulouse),  LOA (Villeneuve D’Ascq), LSCE/IPSL (Gif-sur-Yvette) avec le soutien technique de la DT/INSU et de SAFIRE.

Contact(s):
  • Cyrille Flamant, LATMOS/IPSL
    cyrille [dot] flamant [at] latmos [dot] ipsl [dot] fr, 01 44 27 48 72