La mer Rouge est située entre l'Afrique du Nord et la péninsule arabique, les plus grandes régions sources de poussière au monde. Les vents d'été pompent la poussière du Sahara et des déserts d'Arabie dans un passage étroit bordé de montagnes, l'amenant à s'accumuler sur le sud de la mer Rouge. La poussière en suspension sous forme de particules d'aérosol dans l'atmosphère peut influencer le climat en modifiant l'équilibre entre la lumière solaire absorbée à la surface de la Terre et l'énergie thermique renvoyée vers l'espace. C'est ce qu'on appelle le forçage radiatif.

"Nous montrons que les conditions estivales au-dessus de la mer Rouge produisent le plus grand forçage radiatif d'aérosol au monde1, et pourtant l'impact de la poussière sur la mer Rouge n'a jamais été étudié - il était simplement inconnu, " dit Sergueï Osipov, stagiaire postdoctoral et co-auteur avec son superviseur Georgiy Stenchikov. Les simulations révèlent que la poussière refroidit et rafraîchit la mer Rouge, potentiellement protéger les récifs coralliens contre les effets néfastes du réchauffement des océans dû au changement climatique.

Une découverte surprenante concerne la productivité biologique. "Le dépôt de poussière ajoute des nutriments, " explique Osipov. " Cependant, nous constatons que le forçage radiatif de la poussière ralentit la circulation de la mer Rouge et réduit l'apport principal de nutriments à la mer Rouge à travers le détroit de Bab-el Mandeb. L'effet net sur la bio-productivité globale reste à établir."

Grandes éruptions volcaniques, comme l'éruption du mont Pinatubo aux Philippines en 1991, injecter de grandes quantités de dioxyde de soufre dans la haute atmosphère, où il est converti en minuscules gouttelettes d'aérosol de sulfate. Ces aérosols sulfatés se répandent dans le monde entier, exerçant un fort effet de forçage radiatif.

Osipov et Stenchikov ont précédemment montré que l'éruption du Pinatubo avait affecté le climat régional du Moyen-Orient et de la mer Rouge2. Ils ont maintenant comparé son impact avec celui des poussières en suspension dans l'air1.

"Nous montrons que les effets du Pinatubo et de la poussière sont les plus importants dans le nord et le sud de la mer Rouge, respectivement, ayant des effets différents sur le refroidissement en surface et en eau profonde, " dit Osipov.

Informatique de classe mondiale

Le Moyen-Orient et l'Afrique du Nord sont une région extrêmement aride, qui connaît des changements climatiques et environnementaux rapides. Comprendre les processus physiques qui sous-tendent la forte variabilité naturelle du climat de la région est important pour les projections climatiques futures, et pour prévoir les sécheresses et les famines.

« Le climat de la région est très complexe, impliquant des interconnexions à longue distance – les téléconnexions – et des rétroactions difficiles à capter dans les modèles, " explique Stenchikov. " C'est pourquoi nous travaillons sur le problème en utilisant les ressources informatiques avancées fournies par le Supercomputing Core Laboratory de la KAUST.

Osipov a souligné que la recherche aurait été impossible sans les ressources informatiques de classe mondiale fournies par KAUST. Cela vaut également pour deux autres études récentes3, 4, impliquant deux autres chercheurs du groupe.

La doctorante Evgeniya Predybaylo étudie l'impact des grandes éruptions volcaniques sur un mode majeur de variation naturelle du climat appelé El Niño‐Southern Oscillation (ENSO). ENSO entraîne des événements météorologiques et climatiques extrêmes et affecte même l'activité des ouragans et des tornades.

La prévision des événements ENSO aiderait les gens à se préparer à d'éventuels effondrements des stocks de poissons et à des crises agricoles, dit Predybaylo.ENSO est notoirement difficile à prévoir, mais les éruptions volcaniques peuvent jouer un rôle. De façon intéressante, de fortes éruptions volcaniques équatoriales coïncident souvent avec un événement El Niño, phase chaude d'ENSO, mais la relation est complexe et mal comprise, " dit Predybaylo.

Dans les simulations3, La réponse d'ENSO dépend en partie du calendrier saisonnier de l'éruption :les éruptions estivales induisent des El Niños plus forts que les éruptions hivernales ou printanières.

Les conditions océaniques qui prévalaient au moment de l'éruption jouent également un rôle. « Le forçage radiatif à la suite de grandes éruptions entraîne généralement un refroidissement de la surface, " explique Predybaylo. " Cependant, le Pacifique tropical montre souvent une réaction de réchauffement. Nous montrons que cela est dû au refroidissement inégal de l'océan équatorial et aux changements des alizés."

"Une éruption de la taille d'un Pinatubo peut déterminer en partie la phase, ampleur et durée de l'ENSO, mais il est crucial de tenir compte de la saison des éruptions et des conditions océaniques juste avant l'éruption, " conclut-elle.

L'Afrique de l'Ouest prête pour un changement chaleureux

Une autre étude de modélisation climatique KAUST révèle des changements potentiels dans la mousson ouest-africaine (WAM) dus au réchauffement climatique4. Abritant plus de 300 millions de personnes, L'Afrique de l'Ouest a une économie basée sur l'agriculture :sa sécurité alimentaire est affectée par la WAM, il est donc important de comprendre la variabilité présente et future.

« Le WAM est un système difficile à modéliser car il implique une interaction complexe de processus multi-échelles, " explique le doctorant KAUST, Jerry Raj. Pour simuler le WAM sous le climat présent et futur, Raj a utilisé un modèle climatique sophistiqué capable de tenir compte des précipitations convectives, ainsi que des processus à plus grande échelle.

Leurs simulations indiquent que l'Afrique de l'Ouest deviendra généralement plus chaude en raison du changement climatique - les zones élevées du Sahel et du Sahara occidental devraient connaître des augmentations de température de 4 degrés Celsius ou plus d'ici la fin du siècle.

Les simulations indiquent également une augmentation des précipitations sur l'Atlantique équatorial et la côte guinéenne, pourtant le sud du Sahel semble plus sec. À la fois, le Sahara occidental connaît une augmentation modérée des précipitations. Finalement, L'apparition du WAM survient plus tôt dans la partie orientale de la région, mais est retardé sur la partie ouest.

« La projection climatique est la première et la plus importante étape vers des politiques d'adaptation visant à éviter des conséquences environnementales et socio-économiques dommageables, " dit Raj.