Quelles propriétés optiques pour représenter les poussières minérales dans les modèles climatiques ? La modélisation de l'interaction entre poussières minérales et rayonnement solaire et infrarouge reste un défi en raison de la mauvaise connaissance des propriétés optiques spectrales d'absorption et de diffusion de ces particules. Ces propriétés sont l'indice de réfraction complexe (m = n - ik) et l'albédo de simple diffusion (SSA). Le projet RED-DUST utilisant la chambre de simulation CESAM a constitué une première approche originale pour déterminer la variabilité de ces observables avec la minéralogie et la distribution de taille des aérosols désertiques, et augmenter leur résolution spectrale et ainsi faire les liens avec les activités de développement d’algorithmes hyper-spectraux de restitution spatiale (e.g. AEROIASI).

 

 

L’interaction poussières-rayonnement dépend des propriétés optiques spectrales et distribution granulométrique des particules, dont une fine représentation est nécessaire dans les modèles du climat et algorithmes de télédétection. Les études de ce volet se sont basées sur le développement de relations prédictives des propriétés optiques (indice complexe de réfraction) et propriétés physico-chimiques des aérosols désertiques, notamment en fonction de la minéralogie des aérosols et ont été menées dans le cadre du projet RED-DUST. En s’appuyant sur la chambre de simulation CESAM, les travaux du projet RED-DUST ont élargi la quantification des indices de réfraction des aérosols désertiques au spectre visible (Di Biagio et al., 2019). Dans le cadre du projet européen DustClim (resp. sc. : S Basart, Barcelona Super Computer Center), nous avons effectué une nouvelle évaluation de la distribution en taille des poussières, y compris les plus grossières, à partir d’une synthèse des observations disponibles (Formenti et Di Biagio, 2023). Ces observations ont été utilisées pour initier le modèle de climat LMDz-OR-INCA, ce qui a permis de fournir une nouvelle estimation de l’effet radiatif direct des poussières minérales en incluant pour la première fois dans une simulation globale : (1) les particules de taille supérieure à 20 μm de diamètre, (2) la dépendance de l’absorption à la minéralogie et (3) les effets de diffusion des aérosols dans le domaine de l’infra-rouge IR (Di Biagio et al., 2020). Également, la base de données d’indice de réfraction des poussières a été utilisée pour mettre au point l’approche satellitaire innovante AEROIASI développée au LISA pour restituer la distribution 3D des poussières à l’échelle journalière utilisant le capteur spatial IASI (dans le cadre du projet CNES IASI, resp. sc. aérosols : J. Cuesta) (Cuesta et al., 2020). Dans le cadre des collaborations établies avec la NASA (Z. Zhang, Univ. Baltimore, US), les propriétés optiques spectrales restituées à la chambre CESAM ont été ainsi utilisées pour développer des produits satellitaires tels que l’épaisseur optique dans l’IR ainsi que le diamètre grossier des poussières à partir de la synergie des observations depuis des capteurs actifs et passifs (Zheng et al., 2022 ; 2023). Finalement, l’exploitation des expériences du projet RED-DUST a permis de mettre en évidence la possibilité de restituer la composition minéralogique des poussières à partir des signatures spectrales dans le domaine IR (Di Biagio et al., 2023).