De la poussière africaine aux tempêtes de l'Atlantique : la mission CPEX-CV de la NASA trouve des indices sur la formation des ouragans.

Une couche de poussière s’est déposée sur un nuage, vue de la fenêtre du laboratoire aérien DC-8 de la NASA. Crédit : NASA/Kris Bedka

La mission CPEX-CV de la NASA en septembre 2022 a recueilli des données importantes sur les premiers stades de la formation d’ouragans au large de la côte nord-ouest de l’Afrique, offrant un aperçu de la façon dont la poussière, l’humidité, les nuages et l’océan interagissent pour influencer le développement de la tempête. Ces données accessibles au public, qui comprennent des profils détaillés des éléments météorologiques et de la documentation d’un événement important de poussière, devraient contribuer de manière significative à la recherche future et à la prévision météorologique.

Quand la poussière qui s’élève des régions du Sahel et du Sahara en Afrique se mélange aux nuages ​​tropicaux, cela crée ce qu’on appelle une « perturbation » pluvieuse dans l’Atlantique oriental. Ces perturbations sont des ouragans dans leur forme la plus jeune et, en voyageant à travers l’océan, elles peuvent soit se dissiper, soit se transformer en tempêtes puissantes.

Pour étudier ces tempêtes naissantes, un groupe de scientifiques de la NASA a passé un mois en septembre 2022 à voler au large de la côte nord-ouest de l’Afrique à bord de l’avion de recherche DC-8 de la NASA. Chaque jour, l’équipe décollait du Cap-Vert, une nation insulaire au large de la côte ouest de l’Afrique, totalisant environ 100 heures de vol. La mission, connue sous le nom d’Expérience sur les processus convectifs – Cabo Verde (CPEX-CV), a rendu ses données publiques le 1er avril.

Le 22 septembre 2022, la campagne CPEX a rencontré et mesuré l’un des plus importants événements de poussière jamais échantillonnés par la NASA. Alors que le laboratoire aérien DC-8 enregistrait les données avec ses instruments, le Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) fixé sur le vaisseau spatial Suomi NPP a capturé l’événement depuis l’espace, comme on le voit ci-dessus. Crédit : NASA

L’équipe CPEX-CV a travaillé du 1er au 30 septembre 2022. À l’aide de lidars, radars, radiomètres et de dropsondes à télémétrie de pointe (tubes légers équipés d’un parachute qui est largué de l’avion pour mesurer la vitesse du vent, la température et l’humidité), les scientifiques ont capturé et enregistré des données pour chaque vol. Ce mois-ci, les équipes d’instruments ont soumis des données à leurs centres d’archivage de données respectifs de la NASA, le Centre de données de science atmosphérique de la NASA et le Centre de ressources global pour la météorologie hydrologique.

Les moteurs de l’avion DC-8 sont visibles à travers la fenêtre du passager. Chaque jour, l’équipe décollait du Cap-Vert, une nation insulaire dans l’est de l’océan Atlantique Nord tropical, totalisant environ 100 heures de vol. Crédit : NASA/Amin Nehrir

« Combinées à l’image globale fournie par les satellites, ces données offrent des détails plus fins que seul un avion équipé d’instruments peut mesurer », a déclaré Will McCarty, scientifique responsable du programme CPEX basé au siège de la NASA à Washington, DC.

Ces observations donnent un aperçu de la manière dont la poussière, l’humidité, les nuages et l’océan interagissent pour construire ou empêcher l’intensification des perturbations pluvieuses qui ont le potentiel de devenir des ouragans. Ces données, qui sont ouvertes et accessibles au public, bénéficieront aux chercheurs et aux prévisionnistes en météorologie, en particulier à ceux de la communauté scientifique de l’atmosphère, selon Amin Nehrir, un chercheur scientifique basé au Centre de recherche Langley de la NASA, en Virginie.

« Cela peut être considéré comme des données de découverte », a déclaré Nehrir. « Cela aidera inévitablement à répondre à des questions dans les années à venir qui n’ont pas encore été posées. »

Alors que l’avion volait, les capteurs situés aux extrémités des ailes de l’avion mesuraient les propriétés de la poussière et des nuages. Une fois au-dessus des nuages, les instruments de télédétection à bord ont capturé des profils détaillés de la poussière saharienne, de la vitesse et de la direction du vent, de la température, de l’humidité et de la structure de la convection et de la pluie à l’intérieur des nuages. Ensemble, ces mesures donnent une vue globale multidimensionnelle de ce qui se trouve dans l’air au-dessus du nord-est de l’Atlantique, éclairant la manière dont ces variables influencent les systèmes météorologiques à leur stade initial.

A plusieurs reprises au cours de la campagne, le DC-8 a survolé la zone de convergence intertropicale (ZCIT), la région où les alizés du nord-est et du sud-est se rencontrent. La ZCIT est connue des marins sous le nom de « les calmes » en raison de son climat sans vent. Certaines des mers les plus éloignées du monde forment la ZCIT, a déclaré Nehrir.

Le laboratoire aérien DC-8 de la NASA, un jet de ligne McDonnell Douglas DC-8 très modifié, recueille des données pour des expériences au service de projets scientifiques servant la communauté scientifique mondiale. L’équipe CPEX a équipé le laboratoire volant de différents lidars, radars, radiomètres et dropsondes à télémétrie pour étudier les interactions entre la poussière saharienne et les nuages tropicaux. Crédit : NASA/Tony Landis

« Ce qui m’a le plus frappé, c’est d’être capable de regarder par la fenêtre et de voir comment les nuages ​​ont changé aussi loin que l’œil pouvait voir, depuis les nuages ​​légers et bouffants jusqu’aux rues nuageuses et aux systèmes convectifs », a-t-il dit. « Nous voyons la progression des systèmes convectifs en un seul coup d’œil. »

On September 22, 2022, the CPEX campaign encountered and measured one of the largest dust events that NASA has ever sampled.

“We called it the epic dust day,” Nehrir said. “You could see the strength of these atmospheric waves that propagate off the African shore and pick up air and dust.”These “waves” then interact with clouds and convection to influence the early stages of tropical cyclone genesis, which may or may not turn into a hurricane.

The CPEX-CV observations offer a window into how dust, moisture, clouds, and the ocean interact to either build or prevent intensification of the rainy disturbances that have the potential to become hurricanes. This data, which is open and available to the public, will benefit researchers and weather forecasters, especially those in the atmospheric science community. Credit: NASA/Amin Nehrir

The 2022 CPEX-CV campaign was preceded by CPEX in 2017 and CPEX – Aerosols & Winds in 2021. Data from the previous campaigns is also available to the public.

“Nine science projects and 10 instrument and support teams were funded under this campaign, so those investigators helped plan the mission, and now they will take that data back to their home institutions to learn what they can,” McCarty said. “Now it’s off to the races.”