Par la diffusion et l’absorption des rayonnements (effets radiatifs direct et semi-direct), les aérosols désertiques exercent une perturbation majeure du bilan de rayonnement terrestre. Ainsi, ils peuvent influencer la dynamique atmosphérique, les champs de vent, le développement des cyclones, le déplacement ou la réduction de la couverture nuageuse, et, en termes plus généraux, le cycle de l’eau.

Les recherches développées au LISA portent sur l’étude des interactions aérosols-rayonnement pour l’évaluation de l’effet radiatif direct des aérosols désertiques sur le bilan énergétique global. Ces interactions dépendent des propriétés optiques d’absorption et de diffusion des rayonnements solaire et infrarouge, qui, à leur fois, sont déterminées par les propriétés physico-chimiques (composition, taille et forme) des aérosols. Or, les poussières désertiques sont des objets complexes. En effet, ils sont constitués de particules couvrant une très large gamme de taille (d’environ 0.2 à 20-30 µm dans l’atmosphère), et d’assemblages de minéraux différents aux formes variées, irrégulières et très rarement sphériques.

De ce fait, encore aujourd’hui nous manquons d’information sur les propriétés optiques spectrales des poussières, à proximité des zones sources, où les concentrations sont les plus élevées. Nos connaissances pêchent également en zone de transport, où les propriétés optiques sont modifiées par le vieillissement chimique et physique au cours du transport. En effet, les poussières désertiques peuvent capter les gaz réactifs, incluant la vapeur d’eau, ce qui modifie leurs propriétés mais qui leur donnent également la capacité d’agir comme puits ou réservoirs d’espèces réactives et ainsi influencer la capacité oxydante de l’atmosphère.

Nos recherches se sont portées sur ces inconnues. Nous réalisons des campagnes de terrain en zones sources et en zones de transport à moyennes ou longues distances, afin de documenter les modifications subies par les aérosols désertiques à différentes périodes de leur cycle atmosphérique, dans des environnements où les facteurs forçant peuvent être différents. Nos recherches se sont focalisées sur les zones sources Africaines, et leurs zones d'influence. C’est en effet en Afrique où se trouvent les zones sources les plus actives et intenses au monde (Afrique du nord), mais également des zones sources plus localisées et moins intenses (Afrique australe) souvent peu étudiées alors qu'elles peuvent modifier de manière significative les environnements régionaux. Ces zones sources sont aussi souvent des régions climatiquement sensibles, faisant par ailleurs l’expérience d’une forte croissance démographique, comme c'est le cas de l’Afrique de l’ouest. Contraindre les effets radiatifs des poussières est donc très important.

En complément, nous réalisons aussi des expériences de simulation de laboratoire dans la chambre de simulation atmosphérique CESAM, instrument national du CNRS-INSU. Dans cette enceinte en inox de 4.2 m3, nous savons générer les aérosols désertiques de façon réaliste à partir de sols naturels issus des zones sources globales, et simuler leur vieillissement physique et chimique. Les expériences en chambre CESAM s’inscrivent dans la cadre du projet européen Eurochamp-2020, qui mets en réseau les chambres de simulations européennes pour l’étude des impacts climatiques des aérosols.

Notre stratégie, transverse à toute notre activité expérimentale, consiste à mesurer les propriétés optiques des poussières sur la gamme spectrale le plus large possible au même temps que les propriétés physico-chimiques, afin de déterminer des relations (paramétrisations) robustes et uniques qui puissent être utilisés par les modèles de climat, mais également par les algorithmes de restitution spatiale. Cette stratégie s’accompagne par une veille continue sur les méthodes, qui guide plusieurs projets de développement instrumental, à la fois au laboratoire et sur le terrain.

 

Les liens ci-dessous illustrent nos axes de travail passés et futures 

=> Comprendre la variabilité des propriétés des poussières d’Afrique du nord selon la nature des zones sources

=> Observer l’évolution temporelle des propriétés des poussières au cours du transport

=> Etudier les poussières désertiques et leurs mélanges en Afrique australe

=> Raffiner la représentation des propriétés optiques spectrales des poussières pour la modélisation de l’effet radiatif directe et la télédétection

=> Comprendre le rôle des poussières désertiques sur la composition chimique de l’atmosphère