Climatologie du transport des aérosols désertiques au-dessus de l'Atlantique vers la région Caraïbe.

Climatology of desert oust transportation over the Atlantic toward Caribbean area

• Auteur / Autrice : Lovely Euphrasie-Clotilde
• Direction : Narcisse Zahibo, Jack Molinié
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'univers
• Date : Soutenance le 09/05/2018
• Etablissement(s) : Antilles
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Milieu insulaire tropical à risques : protection, valorisation , santé et développement (Pointe-à-Pitre)
• Jury : Président / Présidente : Rudy Calif
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Narcisse Zahibo, Jack Molinié, Rudy Calif, Karine Desboeufs, Karine Sellegri, Sandra Jacoby-Koaly, François Bussière, Suzanne Crumeyrolle
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Karine Desboeufs, Karine Sellegri

Mots clés

Mots clés contrôlés

Climatologie

Mots clés libres

Pousières désertiques

Climatologie

Aod (AERONET)

FM 10

PM 25

AOD (MODIS)

Rétro-trajectoireJours poussierreuxs

Désert Dust

Climatology

PM2

Black-trajectoire (Hysplit)

Désert duty days

Résumé

La région Caraïbe est régulièrement survolée par des masses d'air chargées en poussières désertiquesd'origines saharienne et sub-saharienne. Pour quatre îles de l'arc antillais : Porto Rico, Guadeloupe, Martinique etBarbade; nous avons évalué l'origine de la pollution particulaire et son impact sur la qualité de l'air, en effectuant uneétude statistique des évènements de poussière qui s'appuie sur les réseaux de mesure de qualité de l'air implantés surchacune des îles, sur le réseau international de mesures photométriques AERONET et sur les données deradiosondages réalisés localement. La première étape de notre travail, a visé à définir ce que l'on pouvait qualifier« d'épisode de poussières désertiques» dans notre région en établissant des critères utilisant le jeu de données dontnous disposions. Deuxièmement, nous avons réalisé une étude climatologique des évènements poussiéreux dans laCaraïbe au cours de la dernière décennie (2006-2016). Le troisième axe de la thèse repose sur la caractérisation de lataille des particules afin de mettre en relief les effets du transport à longue distance. Nous avons clôturé notre étudepar la description de la structure verticale de l'atmosphère de la zone tropicale en situation de « brumes de poussièredésertique » afin d'observer les effets thermodynamiques des aérosols minéraux sur la couche atmosphérique. Ladéfinition des évènements de brumes désertique que nous avons adoptée nous a permis de prendre en considérationune grande partie des évènements poussiéreux affectant l'arc antillais, ce qui nous a amené à mieux cerner le cycle detranspon des poussièl'es désertiques au terme d'une étude basée sur onze années de données.

The Caribbean region is regularly flown over by desert dust air masses (Saharan Air Layer) corne fromSaharan and sub-Saharan area. For four islands of the West Indies arc: Puerto Rico, Guadeloupe, Martinique andBarbados; we assessed the origin of polluting particles and their impact on air quality, by performing a statistical andclimatological study of desert dust events. We therefore based on the air quality measurement networks, theinternational AEronet RObotic NETwork (AERONET) photometric measurements installed on each of these islands.And finally, this study builds on sounding data produced locally.The first step in our work was to define and describe an ''desert dust episode'' in the tropical region. Thus, we studiedthe relationship of correlation between Aerosols Optical Depth (AOD), Angstrom Exponent (AE, characterizing theparticle size) and Particulate Matter 10 microns or Jess in diameter (PM10 data). On the other hand, the radiativeproperties (Single Scattering Albedo, refractive indexes) have been used to highlight sea sait contribution (coarseparticle just as dust particle) that significantly influences PM10 measurement due to the geographical context ofCaribbean islands. Our investigations led us to propose a daily PM 10 threshold at 35 μg m·3 that mainly associatedwith desert dust phenomenon. This latter is more suited for the Lesser Antilles compared to the European PM10threshold related to desert dust events: 50 μg m·3.As a result, a climatological study of dusty events in the Caribbean during the last decade (2006-2016) is carried out.Four dust seasons were identified: the high dust season (May to August), the low dust season (November to February,and two intermediate periods (March to April, September to October). We then examine dust exportation fromAfrican coasts toward the Lesser Antilles (Puerto Rico, Guadeloupe Martinique and Barbados) by mean of backtrajectories[Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory (HYSPLIT) mode\] displaying atmosphericcirculation day-to-day over the Atlantic Ocean.This analysis enabled us to better understand the seasonal cycle of desert dust transportation, specific to each island(Puerto Rico, Guadeloupe, Martinique, Barbados); while most of the previous studies treats average data including thewhole Caribbean zone. lt emerges that islands are not affected by dust events similarly, i.e. by intensity of events andits includes some variation in dust periods.Lastly, we describe the vertical structure of the tropical zone atmosphere in situation of ''desert dust events'' and''Non-desert dust event'' to observe the thermodynamic effects of minerai aerosols on the Caribbean atmosphericlayer. This analysis allowed us to consider desert dust aerosols effects on the thermodynamic parameters(Temperature and humidity) during the dry-season (November to April) named ''câreme'' and the wet season (May toOctober) named ''hivernage''.