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Météorologie élémentaire

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Les vents régionaux connus (III)

La mousson

Les effets associés à ce phénomène sont certainement les plus connus tant son influence se ressent à travers les continents. Ce nom est dérivé d'un mot arabe qui signifie "saison" et désigne, à l'origine, les vents de la mer d'Arabie qui soufflent du nord-est durant six mois et du sud-ouest les six autres mois.

Cette appellation a été étendue et désigne aujourd'hui certains autres vents qui soufflent avec une grande persistance et une grande régularité à certaines époques de l'année.

Ces vents trouvent leur origine dans la différence saisonnière existant entre la température des mers et celle des terres. Ces vents sont analogues aux brises de terre et de mer, mais leur période s'étend sur un an au lieu d'une journée, et ils soufflent sur de grandes régions au lieu de régions limitées. 

Près de l'équateur, les changements saisonniers de la température sont en général trop faibles pour provoquer la formation de mousson. Aux hautes latitudes et dans les régions polaires, la composante du vent due aux contrastes entre température de la mer et température de la terre est tout juste suffisante pour modifier très légèrement la circulation générale. Les régions les plus favorables au développement de la mousson sont les latitudes moyennes près des Tropiques.

La quantité de vapeur d'eau (déterminée par la longueur de la trajectoire antérieure sur mer) entraînée par le vent soufflant vers la terre et la topographie de la région sur laquelle cette vapeur d'eau est entraînée ont une grande influence sur la quantité de précipitations associées à la mousson soufflant de la mer vers la terre.

Sur l'Asie Centrale, il se crée en été une zone dépressionnaire très accentuée qui constitue un appel d'air dont l'action se fait sentir sur le Pacifique occidental et sur tout l'Océan Indien. C'est la mousson d'été ou mousson de sud-ouest qui amène sur le sud du continent des masses d'air chaud et humide et donnant sur le relief des précipitations très abondantes.

Selon l'OMS, le record mondial de pluie se trouve à Cherrapunji (25°N, 91°E), en Inde, avec 26.47 mètres de précipitation par an entre 1860-1861 ! Ce chiffre est d'autant plus remarquable que les pluies ne durent que quelques mois et sont suivies d'une longue sécheresse. Sinon, plus récemment, c'est l'île de la Réunion qui bat les records avec 1.82 m de précipitations en 24 heures, 3.93 m en 72 heures et 4.94 m en 96 heures (2007) !

En hiver, au contraire, une puissante zone anticyclonique s'organise au coeur de l'Asie et les masses d'air froid et sec descendent vers les régions équatoriales où elles se transforment rapidement et où elles se confondent avec les alizés de l'hémisphère nord. C'est la mousson d'hiver ou mousson du nord-est.

D'une façon générale, tous les continents produisent dans la zone intertropicale des effets de mousson qui se traduisent par l'existence d'une composante dirigée vers le continent durant la saison chaude et vers la mer durant la saison fraîche. Ce phénomène est particulièrement important en Afrique occidentale où les éléments météorologiques sont rythmés chaque année par le flux et le reflux de la mousson de sud-ouest. On l'observe également en Amérique du Sud, en Afrique australe, en Australie et même, bien qu'à un degré moindre, aux Etats-Unis.

Sirocco

C'est un vent chaud qui souffle du sud ou du sud-est à l'avant des dépressions qui se déplacent d'ouest en est à travers la Méditerranée. Comme ce vent est originaire du désert du Sahara, il est très chaud et très sec lorsqu'il atteint la côte nord de l'Afrique; d'autant plus que l'air subit une descente des plateaux de l'intérieur vers les côtes.

En traversant la Méditerranée, l'évaporation intervient et lorsque le vent atteint Malte, la Sicile et l'Italie, il est chaud et humide. Le terme Sirocco est utilisé dans certaines régions Méditerranéennes pour désigner un vent chaud du sud quelle que soit l'humidité de l'air. Voici une photo satellite prise le 22 juillet 2003 montrant le sable du Sahara emporté par le Sirocco jusqu'en Europe. Nous verrons dans un autre article que ces aérosols contiennent des milliards de virus et bactéries.

Mistral

C'est un vent du nord-ouest ou du nord qui souffle de la terre sur la côte de la Méditerranée de l'Ebre jusqu'à Gênes. Ses caractéristiques principales, dans les régions où sont développement est le mieux marqué, sont sa fréquence, sa force et sa sécheresse froide. Il est le plus souvent intense sur les côtes du Languedoc (c'est la Tramontane) et de la Provence, spécialement dans la vallée du Rhône et à son embouchure. Les vitesses maximales enregistrées dans ces régions sont d'environ 150 km/h (80 noeuds) à la côte et plus de 300 km/h (160 noeuds) dans la vallée du Rhône.

Le Golfe du Lion (F) en Méditerranée photographié en infrarouge et traité en fausses couleurs (rouge = chaud, froid = bleu). Avant, pendant et après le passage du Mistral. On constate un refroidissement important des eaux côtières. Ce changement régional est associé au phénomène El Niño.

Harmattan

C'est un vent du nord-est, quelquefois d'est, qui souffle sur le nord-ouest de l'Afrique. Sa zone d'influence s'étend jusqu'à 5°N en janvier et 18°N en juillet. On le trouve, en altitude, au sud de cette limite où il surmonte la mousson de sud-ouest.

Haboob

Ce nom vient du mot arabe habb qui signifie "souffler" et est généralement utilisé pour désigner le passage d'une masse de sable tourbillonnant, accompagnée le plus souvent d'une brusque augmentation de la vitesse et d'un changement de direction du vent, d'une chute soudaine de la température et de très faibles visibilités en raison des poussières en suspension dans l'air. Il est souvent suivi de pluies violentes et parfois d'orages.

Les haboobs se manifestent dans la partie nord et sud-est du Soudan et le plus fréquemment aux environs de Karthoum où se produisent principalement entre mai et septembre. Cependant ces nuages de sable se forment à n'importe quelle ép3oque de l'année et possèdent une fréquence diurne bien marquée : très rares entre 4 h et 14 h, ils se manifestent le plus souvent dans l'après-midi et dans la soirée.

A voir : Satellite Tracks Saharan Dust to Amazon in 3-D, NASA

Galerie d'images : Sahara Dust - NASA Visible Earth

A gauche, un nuage de sable du Sahara soufflant au large du Sahara Occidental et du Maroc le 26 février 2000. Il atteignit l'Amazonie le 4 mars 2000. Au centre, phénomène similaire observé au large du Sénégal photographié depuis la station spatiale ISS le 30 avril 2003. A droite, sable du Sahara soufflé par le vent chaud Calima vers la partie orientale des îles Canaries le 27 mars 2018. Le lendemain, dans les Canaries on releva dans l'air des concentrations de 3802 mg de sable par mètre carré. Ce phénomène dura 5 jours. Ces aérosols contiennent également des milliards de microbes comme le montra une étude publiée par l'équipe du virologue Curtis Suttle en 2018. Documents NASA Terra/MODIS, NASA/SeaWiFS et NASA.

On appelle également haboob les nuages de sable qui s'abattent sur l'Arizona et en Australie notamment en formant des murs de sable haut de 600 mètres qui se déplacent jusqu'à 80 km/s. Effet abrasif assuré.

La plupart des haboobs semble être dus à la rencontre d'air relativement froid et d'air chaud; occasionnellement, l'air froid peut être dû au passage d'une profonde dépression.

A gauche, un haboob déferlant sur Phoenix en Arizona, le 23 juillet 2012. Il atteignait 600 m d'altitude et se déplaçait à 80 km/h. L'aéroport Sky Harbor de Phoenix fut fermé durant 20 minutes. A droite, un habbob photographié dans l'Océan Indien, près de Onslow, en territoire Australien, en 2013. Documents Andrew Pielage et Brett Martin/fishwrecked.com.

Enfin, on a retrouvé aux Bahamas du sable du Sahara, y compris des dépôts remontant à plusieurs milliers d'années dans une grotte engloutie. Ces sables du Sahara retombent aussi sur l'Amazonie avec leurs lots de minéraux, de nutriments et même de microbes (cf. P.K. Swart et al., 2014; M.S. Abadi et al., 2019).

Des microbes dans le sable éolien

De manière générale, ces nuages de sable originaires du Sahara contiennent jusqu'à ~4 g de sable par mètre carré et 1 gramme de sable peut contenir 1 million de microbes et champignons qui peuvent affecter les écosystèmes marins et notamment tuer le corail jusqu'aux Antilles. On y reviendra à propos de la faculté d'adaptation.

Calima

C'est un vent chaud soufflant du sud ou du sud-est sur les îles Canaries et au-delà. Il transporte souvent le sable du Sahara comme on le voit sur les photos présentées ci-dessous.

Ce sable du Sahara survola l'Europe occidentale le 6 février 2021 et enveloppa les villes de Barcelone, Marseille, Ajaccio, Paris, Strasbourg, Liège, les Alpes et le sud de la Suisse, couvrant toutes les surfaces d'une fine pellicule de sable ocre-orangé. Selon les données du service européen de surveillance de l'atmosphère Copernicus (CAMS), les nuages étaient chargés de polluants, notamment de PM10 (des particules inférieures ou égales à 10 microns). La concentration en poussière sèche atteignait 500 µg/m3 à 1000 m d'altitude au-dessus du Sahara pour retomber à ~60 µg/m3 maximum en Europe (cf. cette carte de Copernicus). Un phénomène similaire et plus intense encore se produisit entre le 13 et le 17 mars 2022 comme illustré ci-dessous.

Rappelons que l'OMS recommande de ne pas dépasser une concentration de PM2.5 de 10 µg/m3 en moyenne par an et de 25 µg/m3 en moyenne sur 24 heures. La concentration de PM10 ne devrait pas dépasser 20 µg/m3 en moyenne par an et de 50 µg/m3 en moyenne sur 24 heures. En Europe, le seuil sanitaire maximum de PM2.5 autorisé est de 50 µg/m3 par an pendant 35 jours maximum (cf. la directive européenne 2008/50/CE).

Concentration atmosphérique : PM2.5 - Poussière, Windy

Les effets du Calima en Europe. A gauche, l'importante plume de sable soufflée sur l'Europe le 15 mars 2022 dont voici la carte de concentration de sable. Au centre, la plume soufflée le 6 février 2021 dont voici la carte de concentration de PM10. A droite, l'effet du nuage de sable au sol; vers 18h, Paris était enveloppée sous un ciel orange. Ci-dessous, l'effet dans les Alpes près de Chamonix (à gauche) et sur les hauteurs de la vallée d'Aoste en Italie (à droite). Ce nuage contenait également des poussières de césium-137.On peut également observer un ciel orange lors de violents feux de forêts. Documents EO/GSFC-NASA, U.Athens, NASA, Copernicus/Prevair, Rex Features, Yan Raulet et Phil Brown via PlanetSki.

Du Césium-137 dans le sable éolien

Plus surprenant, ce sable éolien contient également du césium-137. Le 6 février 2021, les teneurs relevées en France après le survol du nuage de sable saharien atteignaient localement 11 fois la valeur mesurée un an auparavant. D'où provient cet élément radioactif ? Selon les experts de la sureté nucléaire, ce césium-137 provient des essais nucléaires réalisés en atmosphère par les Russes et les Américains qui représentent 95% des retombées et des essais Français. Pour rappel, 543 essais nucléaires furent réalisés en atmosphère entre 1945 et 1963, date à laquelle le traité d'interdiction des essais nucléaires atmosphériques entra en vigueur mais que ne signa pas la France qui réalisa des essais nucléaires entre 1960 et 1996 dont 50 essais en atmosphère (cf. Irradié pour la France et les explosions nucléaires en images). Une partie du césium-137 provient aussi de l'explosion de la centrale nucléaire de Tchernobyl en 1986 et dans une moindre mesure de celle de Fukushima en 2011.

Concernant le risque sanitaire, les radionucléides sont en grande partie absorbés par le sol et par les plantes. Il peut toutefois être soulevé par le vent et être dispersé. Ce césium-137 restera dans l'atmosphère durant 250 ans avant de perdre son activité. Tel est l'héritage que nous ont légué la Guerre Froide et l'électricité d'origine nucléaire !

Mais soyons rassurés, de nos jours l'exposition au césium-137 ne représente pas de risque. Son niveau de radioactivité est de 0.05 mSv soit 20 fois inférieur au seuil limite d'exposition à la radioactivité non naturelle fixé à 1 mSv (cf. Mesure de la radioactivité et protection civile).

Estimation du vent en surface

L'observation des effets du vent sur la fumée, les arbres, etc, permet d'estimer sa vitesse en l'absence d'instrument de mesure (girouette, anémomètre).

L'échelle beaufort décrite ci-dessous donne quelques caractéristiques qui permettent une estimation suffisamment précise des différentes vitesses du vent.

Beaufort

Grandeur

Description

Vitesses limites

Nœuds

km/h

0

Calme

Calme. La fumée s'élève verticalement

< 1

< 2

1

Très légère brise

La direction du vent est indiquée par les colonnes de fumée et non par les girouettes

1-3

2-6

2

Légère brise

Le vent est sensible sur le visage, les feuilles frémissent, les girouettes sont mises en mouvement

4-6

7-12

3

Petite brise

Les feuilles et les petites plantes oscillent, le vent déploie les drapeaux légers

7-10

13-18

4

Jolie brise

Le vent soulève la poussière et les papiers, les petites branches sont agitées

11-16

20-30

5

Bonne brise

Les arbustes oscillent, de petites vagues se forment sur les eaux intérieures

17-21

31-39

6

Vent frais

Les grosses branches remuent, les fils téléphoniques vibrent et sifflent

22-27

40-50

7

Grand frais

Les arbres sont agités en entier, la marche contre le vent est pénible

28-33

51-61

8

Coup de vent

Le vent casse des branches; la marche contre le vent est en général impossible

34-40

62-74

9

Fort coup de vent

Le vent occasionne de légers dommages aux habitations (arrachement de cheminées)

41-47

75-87

10

Tempête

Rare sur la terre : arbre déracinés, dégâts importants aux habitations.

48-55

88-102

11

Violente tempête

Très rarerment observé; s'accompagne de ravages étendus

56-63

103-117

12

Ouragan

Idem que 11.

> 64

> 118

Une autre manière d'estimer la force du vent et d'observer une manche à air. Si elle est dressée à moins de 45°, le vent ne dépasse pas 20 km/h; si seule son extrémité est cassée le vent oscille entre 20-30 km/h; si la manche à air est parallèle au sol le vent souffle à plus de 30 km/h.

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