Quels nuages au-dessus de l'Afrique de l'Ouest ?

En analysant des observations effectuées depuis le sol au-dessus de Niamey (Niger) et des données spatiales, des chercheurs du Centre national de recherches météorologiques (CNRM - GAME, Météo-France / CNRS) et de l’Université de Reading ont élaboré une base de données inédite sur la nébulosité en Afrique de l’Ouest. Elle recense les types de nuages observés dans la région, leur fréquence et altitude pendant toute une année. Ces données serviront notamment à évaluer la capacité des modèles climatiques à reproduire les propriétés nuageuses dans cette région. Publiés en mars 2012 dans la revue Journal of Applied Meteorology and Climatology, ces résultats ont été présentés au cours de la 4ème conférence internationale du programme AMMA (Analyses Multidisciplinaires de la Mousson Africaine) du 2 au 6 juillet 2012.

Des campagnes d’observations fructueuses

Peu de mesures météorologiques de terrain sont effectuées en Afrique de l’Ouest en raison de la rareté des stations d’observation et des conditions de chaleur et d’humidité extrêmes durant la mousson. Le programme AMMA, débuté en 2001, a permis l’acquisition de nouvelles données dans cette région. Il s'est appuyé sur plusieurs vagues d'observations sur toute l'Afrique de l'Ouest pendant le cycle de la mousson et sur une campagne de mesures intensives en 2006. Dans ce cadre, une station d’observation des nuages a été installée durant un an à Niamey. Elle comprenait un radar, un lidar, ainsi que des capteurs mesurant divers paramètres (température, humidité, rayonnement, turbulence…).

Une base de données de nébulosité complète

Les observations relevées par cette station pendant toute l’année 2006 ont permis de caractériser la nébulosité au-dessus de la capitale nigérienne à un pas de temps de quelques minutes : types de nuage, altitudes, fréquences d’apparition et heures préférentielles dans la journée, impacts sur le rayonnement visible et infrarouge à la surface terrestre. Les chercheurs ont mis en regard ces données avec celles collectées par les satellites CloudSat (NASA) et CALIPSO (NASA/CNES) lancés en avril 2006. Equipés d’instruments similaires à ceux de la station d’observation au sol, ils passent au-dessus de l’Afrique de l’Ouest deux fois par jour et empruntent la même trace tous les 16 jours. Les mesures satellitaires ont montré que la nébulosité mesurée depuis la surface au-dessus de la capitale nigérienne était représentative de celle de toute la région. La base de données sur Niamey constitue ainsi la plus précise à ce jour sur la nébulosité au-dessus de l’Afrique de l’Ouest.

Mieux représenter les nuages dans les modèles climatiques

Les observations mettent en évidence la présence attendue de nombreux nuages convectifs amenant des précipitations (cumulonimbus et lignes de grain) ainsi que des petits cumulus de basse couche pendant la mousson (de juin à septembre). Plus étonnant, le ciel de la région se couvre fréquemment, pendant toute l’année, de cirrus et de nuages de moyenne altitude, notamment au-dessus des terres arides du Sahara. La présence de ce type de nuages avait été déduite dès les années 80 à partir de mesures des satellites géostationnaires. Les nouveaux capteurs spatiaux disponibles ont cependant permis de mieux caractériser leurs propriétés physiques (hauteur, épaisseur, impact sur le rayonnement) et leur évolution au cours du cycle de la mousson africaine.

La représentation des nuages est essentielle, notamment dans les modèles climatiques : les nuages ont un effet très important sur la quantité de chaleur et de rayonnement qui atteint la Terre ou s’en échappe. Ces modèles utilisent cependant des représentations très simplifiées des nuages et de leurs rétroactions sur les différentes composantes du bilan énergétique et du système climatique. Ces données sur la nébulosité vont permettre d’évaluer la capacité des modèles à reproduire les propriétés nuageuses en Afrique de l’Ouest, une région pour laquelle les modèles climatiques peinent à s’accorder sur des scénarios de température ou de précipitations pour les prochaines décennies.