Février 2021, des tempêtes de poussières provenant du Sahara atteignent l’Europe : un panache provenant du nord-est de l’Algérie colore le ciel en rouge dans une grande partie de l’Europe et d’importants dépôts de poussière brunissent les Pyrénées et les Alpes enneigées.

Puis, fin février, une seconde vague de poussière touche sévèrement les îles Canaries avant de se diriger vers l’Europe, remontant jusqu’en Scandinavie. Cette activité est plutôt anormale pour un mois de février, mais l’Europe connaît quelques grandes vagues de poussière chaque année.

## Pourquoi la poussière est-elle un problème ?

La poussière des déserts est produite par l’érosion des surfaces arides et semi-arides par le vent. Ces poussières affectent le temps, le climat, la chimie de l’atmosphère. Elles fournissent du fer et du phosphore aux écosystèmes terrestres et océaniques, et augmentent la photosynthèse et la productivité biologique.

Pourtant, malgré certains effets positifs, les tempêtes de poussière ont de graves répercussions sur les sociétés et l’économie, en particulier dans les pays situés sous le vent des principales sources d’Afrique du Nord, du Moyen-Orient et d’Asie centrale et orientale, comme nous l’avons vu mi-mars 2021 en Chine, quand Pékin a essuyé sa plus grosse tempête de sable de la décennie. Dans ces régions, les niveaux de poussière exceptionnellement élevés qui ont été atteints en Europe en février 2021 sont courants.

<figure><img src="image_1.png" /><figcaption>Tempête de poussière affectant les îles Canaries – où on appelle ces tempêtes « calima » – et se dirigeant vers l’Europe continentale le 18 février 2021. Les marques noires sont des zones sans information satellite. NASA</figcaption></figure>

Les tempêtes de poussière augmentent les infections oculaires et l’incidence de la morbidité et de la mortalité respiratoires et cardiovasculaires, et sont associées aux taux d’incidence de la méningite dans le Sahel africain. Les vagues intenses perturbent les communications, obligent à fermer les routes et les aéroports en raison de la mauvaise visibilité, et peuvent endommager les cultures et le bétail.

La poussière affecte aussi la production d’énergie solaire et la poussière déposée sur la neige réduit sa réflectivité et augmente l’absorption du rayonnement solaire, ce qui entraîne une fonte plus rapide du manteau neigeux.

## Atténuer les sources ou atténuer les impacts ?

L’atténuation des sources est possible dans les régions où l’érosion éolienne est exacerbée par les activités humaines qui perturbent le sol : cultures, pâturage, loisirs, urbanisation, ou encore détournement de l’eau pour l’irrigation.

Un exemple classique est le « Dust Bowl » des années 1930 dans les hautes plaines américaines, où une mauvaise gestion agricole et une longue sécheresse ont entraîné une forte érosion par le vent et des tempêtes de poussière d’une ampleur sans précédent.

Lorsque les sources de poussière sont d’origine naturelle, par exemple dans une zone désertique, l’atténuation des sources peut être mise en œuvre. On peut par exemple stabiliser la surface et déployer des clôtures lorsque des dunes de sable mobiles, ou des tourbillons de sable et de poussière, constituent un défi pour les activités humaines. Mais cela n’est ni faisable ni souhaitable à grande échelle. À l’échelle mondiale, le potentiel de l’atténuation à la source est plutôt limité, ce qui rend l’atténuation des impacts encore plus cruciale.

L’atténuation des effets négatifs des tempêtes de poussière, plutôt que de leurs sources, nécessite des systèmes de surveillance, de modélisation, de prévision et d’alerte précoce. Les applications d’atténuation dite « tactique » se concentrent sur les mesures qui peuvent être prises à court terme, lorsque les prévisions annoncent une tempête de poussière à un endroit et à un moment donnés.

Par exemple, les prévisions relatives à la poussière peuvent aider les hôpitaux à anticiper les pics de visites aux urgences liées à des problèmes respiratoires, à mettre le bétail à l’abri, à gérer les calendriers des plantations, récoltes et de la production d’énergie solaire, et à minimiser le temps pendant lequel les procédures de faible visibilité sont en place dans les aéroports.

Les applications d’atténuation « stratégique » sont celles liées à la planification et aux investissements à long terme, comme la décision de l’emplacement d’une centrale solaire.

Une autre application concerne l’aide aux évaluations après tempête de poussière. En effet, les gouvernements et les institutions internationales ont besoin de connaître les causes précises de la dégradation de la qualité de l’air, des épidémies ou des dommages aux cultures.

Enfin, les communautés scientifiques, notamment en santé publique, ont besoin de données sur la poussière résolues dans l’espace et dans le temps afin d’estimer les effets des particules de poussière sur une série de maladies.

## Comment modéliser et prévoir les tempêtes de poussière ?

Des efforts considérables sont déployés pour mettre au point des modèles et des prévisions fiables de la poussière à l’échelle mondiale et régionale afin d’en atténuer les effets, par exemple au Sand and Dust Storm Warning Advisory and Assessment System de l’Organisation météorologique mondiale, qui a un centre régional pour l’Afrique du Nord, le Moyen-Orient et l’Europe.

Les modèles utilisent des techniques mathématiques et numériques pour simuler le cycle de la poussière atmosphérique, notamment la façon dont elle est émise, transportée et déposée, mais aussi comment elle interagit avec le rayonnement et les nuages.

Pour calculer l’émission de poussière, on utilise des paramètres d’entrée caractéristiques de la surface, du sol et de la météorologie. Le succès de cette approche est limité par les incertitudes sur ces paramètres, y compris celles liées aux hétérogénéités spatiales et temporelles en dessous de la résolution du modèle, et les imprécisions des champs météorologiques moteurs, tels que le champ de vent, car de petites erreurs sur la vitesse du vent entraînent de grandes erreurs dans l’émission des poussières. Les processus contrôlant le dépôt des particules de poussière, en particulier les plus grossières, sont également soumis à des incertitudes importantes.

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>Prévision du contenu en poussière de l’atmosphère, pour le 18 février 2021, par le modèle MONARCH du Barcelona Supercomputing Center. Les comparaisons avec les observations montrent que les modèles prévoyaient bien le calendrier et l’extension géographique du panache de poussière atteignant l’Europe. CC BY</figcaption></figure>

Dans l’ensemble, les modèles de poussière se comportent relativement bien lorsque les foyers de poussière sont causés par des systèmes d’échelle « synoptique », c’est-à-dire qui possèdent des éléments qui font 1000 kilomètres de diamètre ou plus. Un bon exemple concerne la prédiction réussie des événements de février 2021 en Europe en termes de calendrier et d’extension géographique.

## Les défis à venir

En revanche, la représentation des « haboobs » – immenses murs de sable et de poussière produits par de forts courants descendants qui se produisent régulièrement dans les régions arides et semi-arides – nécessite de résoudre explicitement la convection, ce qui représente un formidable défi.

Les prévisions qui utilisent les données satellites donnent de meilleurs résultats que les prévisions qui dépendent uniquement de la modélisation pour définir les conditions initiales. L’amélioration des systèmes d’observation mondiaux et des techniques d’assimilation de données ouvre des perspectives intéressantes.

Outre l’amélioration des modèles et des prévisions, il reste beaucoup à faire pour atténuer efficacement les effets des tempêtes de poussière. Les prévisions quantitatives sont actuellement peu intégrées dans les pratiques sur le terrain et les politiques publiques. C’est souvent dû à un manque de compréhension de l’impact précis des tempêtes de poussière sur certains secteurs, à l’absence de produits adaptés aux besoins des utilisateurs, mais aussi au manque de sensibilisation, de compréhension, de capacité ou de structures pour utiliser ces informations, ainsi qu’au défi plus général de l’intégration d’informations ou de prévisions incertaines dans les pratiques de gestion.

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption></figcaption></figure>

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Article traduit par Elsa Couderc avec l’aide de DeepL.