CLIMAT

Sahara : Effet de serre + vapeur d’eau = modification des moussons !

CNRS

 

En utilisant 30 années d’observations acquises dans le sud algérien, ainsi que des ré-analyses de modèles globaux de prévision météorologique, une équipe constituée de chercheurs  a mis en évidence, aux échelles de temps décennales, une importante rétroaction positive entre la température et la quantité de vapeur d’eau dans la basse troposphère au-dessus du Sahara. En clair, l’augmentation de la quantité de vapeur d’eau contribuerait à intensifier par effet de serre la dépression thermique saharienne. Laquelle, en retour, augmenterait la convergence de la vapeur d’eau vers le centre de la dépression thermique modifiant ainsi la circulation de la mousson. Cette rétroaction pourrait expliquer pour une large part l’augmentation des précipitations observées depuis les années 80 à l’est de la bande sahélienne.

Vue de la basse troposphère au-dessus du Sahara (Nord Mauritanie) prise depuis le Falcon 20 pendant la campagne FENNEC (juin 2011) montrant la présence conjointe d’une couche de poussière minérale importante et de nuages cumuliformes. © Frédéric Blouzon, DT-INSU

 

 

La région du Sahel en Afrique de l’Ouest connaît des variations décennales de ses périodes de sécheresse et de fortes précipitations estivales. Elle a notamment connu, à partir des années 1970, une grave sécheresse qui a persisté dans les années 1980. Il est généralement admis que ces variations lentes sont une réponse à des changements de température de surface de l’océan Atlantique tropical et de l’océan Indien. Or, si la relation entre la température de surface de l’océan et les précipitations au Sahel semble être robuste sur la majeure partie du XXe siècle, elle ne permet pas d’expliquer complètement le récent retour des précipitations au Sahel à leur niveau d’avant 1980. En effet, lorsqu’ils sont forcés par la seule température de surface de l’océan, la plupart des modèles climatiques ne reproduisent pas la hausse des précipitations au Sahel au cours des 30 dernières années.

Pour tenter de comprendre l’origine de cette reprise des précipitations au Sahel, les chercheurs d’une équipe internationale comprenant des chercheurs du LATMOS ont analysé des données météorologiques (température, pression, humidité, vent et pluie) issues d’observations acquises par l’Office national algérien de la météorologie dans le sud algérien (Tamanrasset et In Salah, notamment), à partir de stations synoptiques(1) et de sondages atmosphériques sous ballon, ainsi que de champs météorologiques provenant d’un modèle global de prévision du temps (ré-analyses MERRA de la NASA).

L’analyse des températures issues des observations et ré-analyses leur a permis de mettre en évidence une tendance à la hausse, entre 1980 et 2010, de la température de la basse troposphère dans la région de la dépression thermique saharienne(2).

L’analyse des bilans de chaleur et d’humidité issus du modèle de prévision leur a permis de démontrer que cette augmentation de la température avait été produite par un effet de serre dû à une augmentation de la quantité de vapeur d’eau. En outre, ils ont montré que cette augmentation de la température conduisait, aux échelles décennales, à une augmentation de la convergence de la vapeur d’eau dans la basse troposphère au-dessus du Sahara. Il semble donc qu’il existe une rétroaction positive entre la quantité de vapeur d’eau et la température au-dessus du Sahara qu’ils ont dénommée SWAT (Saharan water vapour temperature).

(a) Séries temporelles, pour la période juillet-août, de la température de surface moyenne dans la région de la dépression thermique saharienne (7°W-5°E / 20°-30°N), issues de ré-analyses MERRA (noir) et des observations réalisées à Tamanrasset (vert), In Salah (rouge) et Bordj Mokhtar (bleu). Les lignes fines correspondent aux séries brutes et les lignes épaisses aux séries filtrées à 5 ans. (b) Séries temporelles de précipitation moyenne saisonnière (juin-septembre) au-dessus du Sahel (18°W-20°E / 11°-17°N). La ligne fine correspond à la série brute et la ligne épaisse à la série filtrée à 5 ans. Dans les deux cas, les anomalies sont calculées par rapport aux valeurs moyennes sur la période (1980-2010).

Enfin, ils ont montré qu’au cours de ces mêmes années, la reprise progressive des précipitations au Sahel coïncidait avec le réchauffement de l’atmosphère dans la région de la dépression thermique saharienne. Il semble donc qu’à des échelles de temps décennales, la rétroaction SWAT soit un mécanisme important, même s’il n’est pas exclusif, de contrôle de l’intensité de la dépression thermique saharienne et donc des précipitations au Sahel.

Note(s):
  1. Une station synoptique est une station météorologique automatique qui effectue des mesures en continu qu’elle transmet toutes les 3 heures aux services météorologiques du monde entier.
  2. La dépression thermique saharienne est une zone de forte chaleur et donc de basse pression présente au-dessus du Sahara en été, qui favorise la progression, en direction du nord et sur son flanc est, du flux de mousson, ainsi que l’apparition de pluie sur le Sahel oriental.

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