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Posté par Adrien le Lundi 20/11/2017 à 00:00
Un évènement atmosphérique d'ampleur inédite observé en région Hauts-de-France
La façade ouest de la France, et plus particulièrement la région Hauts-de-France, a connu mi-octobre 2017 un événement atmosphérique d'ampleur inédite caractérisé par une concentration de particules très élevée, jamais encore observée depuis le début des relevés atmosphériques sur le site de l'Université de Lille en 1992. Une équipe de chercheurs, doctorants et ingénieurs du Laboratoire d'optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) atmosphérique (LOA, CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / Université de Lille) a montré, grâce à l'analyse d'un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) de mesures de télédétection depuis le sol et l'espace, que cette teneur élevée en particules témoignait de la rencontre, au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un...) de la tempête Ophélia, de deux masses d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de...) transportant respectivement des quantités abondantes de poussières désertiques et de particules issues de feux de forêt au Portugal. L'analyse des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens...) au sol effectuées au LOA a permis de décrire, au cours du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), la structure verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.) complexe de ce panache issu d'un mélange de particules, la proportion respective des particules désertiques et de feux, ainsi que leur taille et leur forme.


Figure 1: (Gauche) Vue de l'atmosphère et du disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.) solaire depuis le campus (Un campus (du mot latin désignant un champ) désigne l'espace rassemblant les bâtiments et l'infrastructure d'une université ou d'une...) de l'Université de Lille (17/10/17, 10h15 UTC, AOD =2).© Q. Hu, LOA-CNRS. (Milieu) Depuis les airs, après le décollage à Lille Lesquin d'un avion de ligne (Un avion de ligne désigne un appareil utilisé pour le transport de passagers sur des bases commerciales. Ils sont, le plus souvent, exploités par des...) le 16/10/17 © L. Blarel CNRS-LOA (Droite) Epaisseur optique en aérosols (Lille, version 3, AERONET, niveau 1.5V, PI. Goloub)


Figure 2: Evolution temporelle de la distribution en taille des aérosols à Lille (source AERONET-Lille, version 3, PI. P. Goloub).
En France, le dernier événement atmosphérique caractérisé par une concentration particulaire forte datait du mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) de mars 2014. Deux événements printaniers, une pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le contexte, selon le milieu considéré et selon ce que l'on peut entendre par malsain [1].) importante de plusieurs jours (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 début (par rapport...) suivie de l'arrivée de poussières désertiques, avaient ainsi alimenté une charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui...) particulaire importante de l'atmosphère caractérisée par une épaisseur optique en aérosol (AOD) de l'ordre de 0.6. Fin Août 2017, la présence de particules issues d'incendies de forêt canadiens avait été détectée à Lille à très haute 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...), jusqu'à 19 km.

L'événement atmosphérique qui a été observé mi-octobre 2017 est 4 fois plus intense qu'en mars 2014, si l'on en juge (Le juge peut être un professionnel du droit, désigné ou élu pour exercer son office. Il peut également être un simple citoyen appelé temporairement à rendre la...) aux valeurs d'épaisseur optique mesurées (Fig. 1 droite). Cette fois, comme en témoigne les observations du capteur (Un capteur est un dispositif transformant 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...) satellitaire SEVIRI des couches denses de particules sahariennes ont rencontré plusieurs couches de fumée en provenance des intenses feux de forêts portugais attisés par les vents violents de la tempête d'automne (L'automne est l'une des quatre saisons des zones tempérées. Elle se place entre l'été et l'hiver.) Ophélia (des pixels colorés sur les images SEVIRI indiquent la source des feux au Portugal). Ces masses d'air abondamment chargées en particules ont été transportées vers la France et ont donné au ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) et au soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une...) cette couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) rosée inhabituelle que les habitants de la région Lilloise n'ont pas manqué de noter dans la matinée du 17 octobre 2017 (Fig. 1 gauche). Les passagers de vols aériens au départ de Lille perdaient quant à eux très vite de vue le sol (Fig. 1 milieu).


Figure 3: Série temporelle du LiDAR LILAS (PI. P. Goloub, © Q. Hu, T. Podvin) du 16/10/17-16:00 au 17/10/17-06:00 UTC sur le site de Lille (LOA). (a) Les régions les plus rouges indiquent une forte concentration en particules tandis que les régions en bleue rendent comptent d'une très faible concentration en particules. (b) Dépolarisation aérosols qui nous informe sur la forme des particules et donc leur nature, particules désertique ou de feux.
Les instruments de la plateforme instrumentée du LOA n'ont rien manqué de cet événement atmosphérique exceptionnel, digne de l'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 population...) 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...) par l'abondance et la nature des aérosols rencontrés. La figure 3 montre un pic de concentration en aérosols (AOD jusque 2.7) le 17 octobre 2017 tandis que le niveau de fond s'élève à seulement 0.2 à Lille. L'exploitation des observations de photométrie solaire du réseau AERONET permet de décrire l'évolution temporelle de la distribution en taille des particules, en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres...) sur la colonne d'atmosphère (Fig. 2). Dès le 15 ctobre, la présence de particules grossières désertiques est visible à Lille (mode super-micronique). Elle s'amplifie le 16 et le 17 octobre. En revanche, le 17, on observe un très intense pic de particules fines (submicroniques) indiquant l'arrivée massive (Le mot massif peut être employé comme :) de particules issues de feux qui viennent s'ajouter aux poussières désertiques.

Le LiDAR Raman LILAS nous révèle la structure très complexe de l'atmosphère (Fig. 3) au cours de cet événement qui se caractérise par un mélange de couches de poussières désertiques et de fumées de feux de biomasse ( En écologie, la biomasse est la quantité totale de matière (masse) de toutes les espèces vivantes présentes dans un milieu naturel...) en provenance du Portugal jusqu'à environ 8 km d'altitude. L'évolution temporelle de la forme des particules atmosphériques est illustrée sur la figure 3b, qui exploite la variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un...) de dépolarisation des mesures LIDAR. Faible (couleur bleue), cette dépolarisation indique que les particules sont proches de la forme sphérique typique des très petites particules de fumée, alors que plus élevée (rouge), elle témoigne de la présence de particules non sphériques typique des aérosols d'origine minérale en provenance des régions arides et désertiques.

Ainsi, l'analyse conjointe des mesures LIDAR et de photométrie solaire, toutes disponibles sur le site de Lille et dans la base nationale de données AERIS, permet ainsi de distinguer clairement l'arrivée d'aérosols de différentes natures dans le ciel lillois et de détailler leurs caractéristiques respectives (type, altitude, taille et forme des particules) au cours du temps.

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Source: CNRS-INSU
 
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