Axe 2 : VARIABILITE A LONG TERME DU CONTENU ATMOSPHERIQUE EN POUSSIERE MINERALE
Les contenus atmosphériques en aérosols désertiques présentent une très forte variabilité à toutes les échelles de temps liée au caractère sporadique de leurs émissions, à leur transport depuis les zones sources dans des directions privilégiées et à des altitudes variables, et aux processus de dépôts, notamment humides pilotés par la distribution des précipitations. Dans ce contexte, distinguer des évolutions à long terme des contenus atmosphériques en aérosols désertiques liées au changement climatique ou aux modifications de l’usage des sols impose tout d’abord de cerner et de quantifier la variabilité interannuelle. Le LISA a donc déployé des dispositifs de suivis pluriannuels dont les mesures permettent aussi de tester et valider des simulations régionales du cycle des aérosols désertiques.
Dans le cadre du programme AMMA, 3 stations dédiées au suivi des concentrations, épaisseur optique en aérosols et flux de dépôt des aérosols désertiques ont été déployées en région sahélienne (Niger, Mali, Sénégal). Depuis 2015, ces mesures se poursuivent dans le cadre du Service National d’Observation INDAAF (International Network to study Deposition and Atmospheric composition in AFrica ; https://indaaf.obs-mip.fr/). Les mesures de concentration de surface en PM10 sont distribuées avec une résolution horaire. Les flux de dépôt totaux sont mesurés au pas hebdomadaire et les flux de dépôt humide sont collectés au cours des précipitations. Les mesures météorologiques de surface associées permettent d’interpréter les processus météorologiques qui contrôlent la variabilité des paramètres mesurés. La mesure des vitesses de vent de surface à 5 min de résolution temporelle, permet de quantifier le potentiel d’érosion par le vent et ses variations régionales. Des collectes spécifiques en conditions « propres » permettent de documenter sur un cycle saisonnier complet la composition des aérosols et des dépôts et notamment les teneurs en nutriments d’intérêt pour les sols (N, P, Ca, ..) (Projet LEFE/EC2CO ANDA, 2017-2018).
En zone Méditerranéenne dans le cadre du projet ADEME-PRIMEQUAL DEMO et du projet ChArMEx (The Chemistry-Aerosol Mediterranean experiment ; http://charmex.lsce.ipsl.fr/), ce sont les flux de dépôt totaux qui ont été suivis pendant plusieurs années (http://mistrals.sedoo.fr/Database-Content/?project=ChArMEx) au moyen d’un collecteur automatique (CARAGA) développé en collaboration entre le LISA et la société ICARE Ingénierie.
Les simulations régionales du cycle des aérosols désertiques réalisées au LISA avec le modèle CHIMERE (http://www.lmd.polytechnique.fr/chimere/) ont été confrontées à ces séries de données pluriannuelles. Le projet ANR DRUMS a notamment permis de tester la sensibilité des simulations aux forçages météorologiques. Reproduire correctement et simultanément les concentrations de surface, les épaisseurs optiques et les flux de dépôt mesurés et leur modulation en fonction de la taille des aérosols nécessite d’avoir suffisamment contraint la représentation du bilan de masse, ce qui reste un challenge à relever par les modèles régionaux et globaux du cycle des aérosols désertiques.
Figure 1 : Concentrations en aérosols (PM10), flux de dépôt total et humide, précipitations mesurées au Niger (Banizoumbou) de 2006 à 2012. Le cycle saisonnier des dépôts est décalé par rapport à celui des concentrations et des précipitations : son maximum est observé en début de saison des pluies quand les concentrations sont encore très élevées et que les premières pluies surviennent (Marticorena et al., 2017).
=> Service National d’Observation INDAAF