Interactions aérosols-nuages-dynamique atmosphérique : le rôle des ondes d’est africaines dans le développement des cyclones tropicaux dans l’Atlantique

Aerosol-cloud-dynamics interactions : the role of African Easterly Waves in the development of tropical cyclones in the North Atlantic

• Auteur / Autrice : Tanguy Jonville
• Direction : Cyrille Flamant, Christophe Lavaysse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Instrumentation, télédétection, observation et techniques spatiales pour l'océan, l'atmosphère et le climat
• Date : Soutenance le 11/09/2025
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'environnement d'Île-de-France (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Atmosphères, observations spatiales (Guyancourt, Yvelines ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Solène Turquety
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Andreas Fink, Jean-Philippe Duvel, Fabrice Chauvin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christelle Barthe, Angela Benedetti

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermodynamique de l'atmosphère

Aérosols atmosphériques

Afrique occidentale

Moussons

Courant-jet

Afrique orientale

Ondes atmosphériques

Atlantique (océan ; nord)

Cyclones

Mots clés libres

Cyclones tropicaux

Ondes africaines d'Est

Aérosols

Mousson d'Afrique de l'ouest

Courant-jet africain d'Est

Tropical Cyclones

African Easterly Waves

Aerosols

West African Monsoon

African Easterly Jet

Résumé

Les Cyclones Tropicaux (CTs) sont parmi les phénomènes météorologiques les plus mortels, et entraînent des impacts socio-économiques majeurs. Prévoir leur formation est toujours un défi. Dans l'Atlantique, la majorité des CTs naissent à partir d'Ondes d'Est Africaines (AEWs), mais seule une fraction de ces ondes donne naissance à un cyclone. Cette thèse vise à mieux comprendre la dynamique des AEWs, leurs interactions avec les autres ondes tropicales et avec les poussières sahariennes dans le contexte de la cyclogenèse à travers des données de réanalyses, des données satellites, des mesures in-situ et de la modélisation. Elle s'appuie notamment sur les données issues de la campagne CADDIWA (Cap Vert, Septembre 2021). Une nouvelle méthode de filtration a été développée pour permettre de mieux isoler les AEWs qui se propagent au nord du jet d'est Africain de celles qui se propagent au sud, améliorant leur détection et révélant des interactions fréquentes qui favorisent le développement de CTs par la formation de structures verticales cohérentes. Cette nouvelle méthode a aussi permis d'attribuer la variabilité du contenu en poussière pendant le mois de Septembre 2021 aux AEWs nord. Des interactions entre les AEWs et les autres ondes tropicales (ondes de Rossby, ondes de Kelvin) ont aussi été mises en évidences. Tous les CTs observés pendant la campagne ont ainsi bénéficié d'interactions constructives entre ces ondes. Par ailleurs, l'interaction entre les AEWs et la mousson africaine a aussi été mis en évidence comme un chemin de cyclogenèse potentiel. Tous ces processus influencent l'admission de poussières dans les tempêtes naissantes. Des analyses de sensibilité conduites via des simulations numériques n'ont pas permis de dégager des conclusions claires quant au caractère inhibiteur ou cataliseur des poussières pour la cyclogenèse, mais des interactions complexes entre poussières, nuages et dynamiques atmosphériques ont été mises en évidence et peuvent faire l'objet de futures recherches.

Tropical Cyclones (TCs) are among the deadliest weather phenomena, and have great socio-economic impacts. Forecasting their genesis remains a challenge. In the North Atlantic, the vast majority of TCs develop from African Easterly Waves (AEWs), but only a small fraction of these wavesgive birth to a TC. This thesis aims at improving our understanding of AEWs dynamics, of their interaction with other Tropical Waves and with saharan dust in the context of cyclogenesis and through the use of reanalysis, satellite, in-situ and model data. This work especially relies on thedata gathered during the CADDIWA campaign (Cabo Verde, September 2021). A new filtering method was developed to better isolate AEWs that propagate north and south of the African Easterly Jet, improving their detection and revealing frequent interactions that favor the development of TCs through the formation of vertically coherent structures. This new method also allowed for the attribution of dust concentration variability in September 2021 to north AEWs. Interactions between AEWs and other tropical waves (Equatorial Rossby and Kelvin waves). All TCs observed during the campaign benefitted from constructive interaction of those waves. In addition, the interplay between AEWs and the West African Monsoon was highlighted as a potential cyclogenesis pathway. All these processes influence the admission of dust inside nascent storms. A numerical sensitivity analysis on dust impacts found no definitive evidence that dust either promotes or inhibits cyclogenesis, though it highlighted complex dust-cloud-atmosphere feedbacks and could lead to further research.