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En analysant des observations effectuées depuis le sol au-dessus de Niamey (Niger) et des données spatiales, des chercheurs du Centre national de recherches météorologiques (CNRM - GAME, Météo-France / CNRS) et de l'Université de Reading ont élaboré une base de données inédite sur la nébulosité en Afrique de l'Ouest. Elle recense les types de nuages observés dans la région, leur fréquence d'occurrence et leur altitude pendant toute une année. Ces données serviront notamment à évaluer la capacité des modèles climatiques à reproduire les propriétés nuageuses dans cette région, pour laquelle les modèles peinent à s'accorder sur des scénarios de température ou de précipitations pour les prochaines décennies. Publiés en mars 2012 dans la revue Journal of Applied Meteorology and Climatology (1), ces résultats ont été présentés cette semaine dans le cadre de la 4ème conférence internationale du programme AMMA (Analyses Multidisciplinaires de la Mousson Africaine) (2).
Ces figures représentent les fréquences d'occurrence des nuages pour les mois d'avril, mai, juin, juillet, août et septembre, en fonction de la latitude et de l'altitude.
Ce sont des coupes verticales de l'atmosphère sur une droite nord/sud: en ordonnée, on retrouve l'altitude et en abscisse, la latitude (les lignes verticales en pointillés marquent les positions du golfe de Guinée et de la Méditerranée). Le Sahara se trouve entre les latitudes 15° et 30°N.
Rareté des stations d'observations, conditions de chaleur et d'humidité extrêmes pendant la mousson...: peu de mesures météorologiques de terrain sont effectuées en Afrique de l'Ouest. Le programme international AMMA, débuté en 2001, a permis l'acquisition de nouvelles observations dans cette région. Il s'est appuyé sur plusieurs vagues d'observations sur toute l'Afrique de l'Ouest pendant le cycle de la mousson et sur une campagne de mesures intensives en 2006. Dans ce cadre, une station d'observation des nuages (3) a été installée durant un an à Niamey. Elle comprenait un radar, un lidar (4), ainsi que des capteurs permettant de mesurer divers paramètres (température, humidité, rayonnement, turbulence...).
Les observations effectuées par cette station pendant toute l'année 2006 ont permis de caractériser la nébulosité au-dessus de la capitale nigérienne à un pas de temps de quelques minutes: types de nuage, altitudes, fréquences d'apparition et heures préférentielles dans la journée, impacts sur le rayonnement visible et infrarouge à la surface terrestre. Les chercheurs ont mis en regard ces données avec celles collectées par les satellites CloudSat (NASA) et CALIPSO (NASA/CNES) lancés en avril 2006. Equipés d'instruments similaires à ceux de la station d'observation au sol, ils passent au-dessus de l'Afrique de l'Ouest deux fois par jour et empruntent la même trace tous les 16 jours. Les mesures satellitaires ont montré que la nébulosité mesurée depuis la surface au-dessus de la capitale nigérienne était représentative de celle de toute la région. Les mesures effectuées à Niamey constituent ainsi la base de données la plus précise à ce jour sur la nébulosité au-dessus de l'Afrique de l'Ouest.
Les observations mettent en évidence la présence attendue de nombreux nuages convectifs amenant des précipitations (cumulonimbus et lignes de grain) ainsi que des petits cumulus de basse couche pendant la mousson (de juin à septembre).
Plus étonnant, le ciel de la région se couvre fréquemment, et pendant toute l'année, de cirrus et de nuages de moyenne altitude, notamment au-dessus des terres arides du Sahara. Si la présence de ce type de nuages avait été déduite dans les années 80 à partir de mesures des satellites géostationnaires, les nouveaux capteurs spatiaux disponibles ont permis de caractériser avec une meilleure précision leurs propriétés physiques (hauteur, épaisseur, impact sur le rayonnement) et leur évolution au cours du cycle de la mousson africaine.
La représentation des nuages est cruciale, notamment dans les modèles climatiques, car les nuages ont un effet très important sur la quantité de chaleur et de rayonnement qui atteint la Terre ou s'en échappe. Ces modèles ont cependant des représentations très simplifiées des nuages et de leurs rétroactions sur les différentes composantes du bilan énergétique et du système climatique. Ces données plus précises sur la nébulosité en Afrique de l'Ouest vont permettre d'évaluer la capacité des modèles à reproduire les propriétés nuageuses dans cette région, où les modèles climatiques peinent à s'accorder sur des scénarios de température ou de précipitations pour les prochaines décennies.
Notes:
(1) Diurnal and Seasonal Cycles of Cloud Occurrences, Types, and Radiative Impact over West Africa
Dominique Bouniol, Fleur Couvreux, Pierre-Honoré Kamsu-Tamo, Madeleine Leplay, Françoise Guichard, Florence Favot, Ewan J. O'Connor
Journal of Applied Meteorology and Climatology / Volume 51, Issue 3 (March 2012) pp. 534-553
(2) La 4e conférence AMMA se tient du 2 au 6 juillet au centre international de conférences de Météo-France à Toulouse.
(3) Cette station a été installée dans le cadre du programme ARM (Atmospheric Radiation Measurement) du département de l'énergie américain.
(4) Un lidar (LIght Detection and Ranging) est un appareil de télédétection qui émet des ondes laser et enregistre le signal retour de ces impulsions. Dans le cas présent, il permet de détecter des nuages optiquement fins.
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