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Posté par Michel le Samedi 07/07/2012 à 12:00
Quels nuages au-dessus de l'Afrique de l'Ouest ?
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 (En informatique, une base de données (Abr. : « BD » ou « BDD ») est un lot d'informations stockées dans un dispositif...) inédite sur la nébulosité en Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles, l’Afrique est un continent couvrant 6 % de la surface terrestre et 20,3 % de la surface des terres émergées. Avec une...) de l'Ouest (L’ouest est un point cardinal, opposé à l'est. C'est la direction vers laquelle se couche le Soleil à l'équinoxe, le couchant (ou ponant).). Elle recense les types de nuages observés dans la région, leur fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie...) d'occurrence et leur altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la répartition de...) pendant toute une année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.). Ces données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) 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 (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de...) 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 (La mousson est le nom d'un système de vents périodiques des régions tropicales, actif particulièrement dans l'océan Indien et l'Asie du Sud. Le mot mousson provient...) 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 (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur.) et de l'altitude.
Ce sont des coupes verticales de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) 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 (Un golfe (italien golfo, grec kolpos, pli) est une partie de mer avancée dans les terres, en général selon une large courbure.) 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 (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle 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 (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un bien.) 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 (La campagne, aussi appelée milieu rural désigne l'ensemble des espaces cultivés habités, elle s'oppose aux concepts de ville, d'agglomération ou de milieu urbain. La campagne est...) de mesures intensives en 2006. Dans ce cadre, une station d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation...) des nuages (3) a été installée durant un an à Niamey. Elle comprenait un radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la distance et/ou la vitesse d'objets tels que les avions, bateaux, ou encore la pluie. Un...), un lidar (4), ainsi que des capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une aiguille…. On fait...) permettant de mesurer divers paramètres (température, humidité, rayonnement (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par exemple : infrarouge) ou par une désintégration (par exemple : radioactivité...), turbulence...).

Les observations effectuées par cette station pendant toute l'année 2006 ont permis de caractériser la nébulosité au-dessus de la capitale (Une capitale (du latin caput, capitis, tête) est une ville où siègent les pouvoirs, ou une ville ayant une prééminence dans un domaine...) nigérienne à un pas de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) de quelques minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte...): types de nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage...), altitudes, fréquences d'apparition et heures (L'heure est une unité de mesure  :) préférentielles dans la journée, impacts sur le rayonnement visible et infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est...) terrestre. Les chercheurs ont mis en regard ces données avec celles collectées par les satellites (Satellite peut faire référence à :) CloudSat (NASA) et CALIPSO (NASA/CNES) lancés en avril 2006. Equipés d'instruments similaires à ceux de la station d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le...) au sol, ils passent au-dessus de l'Afrique de l'Ouest deux fois par jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du...) et empruntent la même trace (TRACE est un télescope spatial de la NASA conçu pour étudier la connexion entre le champ magnétique à petite échelle du Soleil et la...) 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 (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son...) 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 (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) de la région se couvre fréquemment, et pendant toute l'année, de cirrus et de nuages de moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous...) 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 (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) de chaleur et de rayonnement qui atteint la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive...) 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 (La fleur est constituée par l’ensemble des organes de la reproduction et des enveloppes qui les entourent chez les angiospermes (aussi appelées plantes...) Couvreux, Pierre-Honoré Kamsu-Tamo, Madeleine Leplay, Françoise Guichard, Florence (Florence (en italien Firenze) est une ville d'Italie, capitale de la région de Toscane et chef-lieu de province (370 051 habitants, les...) Favot, Ewan J. O'Connor
Journal of Applied Meteorology and Climatology / Volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) 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 (Météo-France est l'organisme français de météorologie, un établissement public administratif, chargé de la prévision et de l'étude des...) à Toulouse.

(3) Cette station a été installée dans le cadre du programme ARM (Atmospheric Radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par exemple : infrarouge) ou par une désintégration (par exemple :...) Measurement) du département de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) américain.

(4) Un lidar (LIght Detection and Ranging) est un appareil de télédétection (La télédétection désigne, dans son acception la plus large, la mesure ou l'acquisition d'informations sur un objet ou un phénomène, par l'intermédiaire d'un instrument de mesure n'ayant pas de contact avec...) qui émet des ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain « light amplification by...) et enregistre le signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des...) retour de ces impulsions. Dans le cas présent, il permet de détecter des nuages optiquement fins.


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Source: CNRS