Brume sèche – Obscurcissement atmosphérique réduisant la visibilité (Météorologie)

La brume sèche désigne un obscurcissement atmosphérique causé par la suspension de particules solides ou liquides extrêmement petites et sèches dans l’air, entraînant une réduction de la visibilité et un ciel d’aspect laiteux ou délavé. Distincte du brouillard et de la brume humide—composés de gouttelettes d’eau—la brume sèche est principalement constituée d’aérosols : des particules ou gouttelettes microscopiques issues de sources naturelles et anthropiques. En aviation, la brume sèche est signalée sous le code “HZ” dans les observations météorologiques (METAR/SPECI) et représente un enjeu opérationnel et environnemental majeur.

Définition et caractéristiques principales

La brume sèche est définie par l’Organisation de l’aviation civile internationale (OACI) et l’Organisation météorologique mondiale (OMM) comme une réduction de la visibilité horizontale causée par des particules sèches en suspension, trop petites pour être vues individuellement. Ces particules—de 0,001 à 10 micromètres (µm)—proviennent de la poussière, des sous-produits de combustion, des sulfates, des nitrates, du sel marin, de la matière organique et du carbone noir.

Caractéristiques principales :

• Aspect : Ciel laiteux, bleuâtre ou grisâtre ; couleurs et contrastes atténués.
• Visibilité : Réduit généralement la visibilité horizontale à moins de 10 km (6 mi) mais plus de 1 km (0,62 mi) ; une réduction plus sévère est classée comme brouillard, fumée ou poussière.
• Optique : Les particules diffusent la lumière visible, en particulier les longueurs d’onde bleues, produisant un effet blanchâtre ou opalescent.
• Croissance hygroscopique : De nombreuses particules de brume sèche absorbent l’humidité à forte hygrométrie, augmentant leur taille et leur efficacité de diffusion.

Composition scientifique et dynamique des particules

La brume sèche résulte d’un mélange complexe de fins aérosols dans la basse troposphère. Ceux-ci incluent :

• Poussière minérale : Issue des déserts, terres arides et surfaces perturbées.
• Sulfates/nitrates : Aérosols secondaires formés par réactions atmosphériques avec SO₂ et NOₓ, liés à la combustion d’énergies fossiles.
• Aérosols organiques : Issus des feux de forêt, des gaz d’échappement et des composés organiques volatils (COV).
• Sel marin : Créé par l’action des vagues et l’éclatement de bulles à la surface des océans.
• Carbone noir/suie : Produit par la combustion incomplète des combustibles fossiles ou de la biomasse.

Absorption d’eau : Nombre de particules de brume sèche sont hygroscopiques, gonflant et diffusant davantage la lumière à une humidité relative supérieure à 60–75 %. Cela explique pourquoi la brume peut s’intensifier lors de périodes humides, même sans émission de nouvelles particules.

Profondeur optique des aérosols (AOD) : Indicateur clé de la brume, l’AOD quantifie la concentration d’aérosols sur une colonne atmosphérique. Des valeurs élevées d’AOD indiquent une brume sévère et une faible visibilité au sol.

Mécanismes de formation et processus atmosphériques

La brume sèche se forme et persiste par une combinaison d’émissions, de transport, de chimie et de météorologie :

Sources naturelles :

• Tempêtes de poussière : Le vent soulève de fines particules minérales de surfaces sèches.
• Aérosols marins : Brume côtière due aux particules de sel océanique.
• Volcans : Les éruptions émettent des cendres et des aérosols de sulfate.
• Combustion de biomasse : Feux de forêt et brûlages agricoles.

Sources anthropiques :

• Émissions industrielles : Usines, centrales électriques et véhicules émettent PM, SO₂, NOₓ et COV.
• Agriculture : Brûlage de champs, labourage, élevage.
• Activité urbaine : Les zones densément peuplées génèrent un mélange complexe d’aérosols primaires et secondaires.

Processus atmosphériques :

• Suspension et transport : Les particules sont soulevées par le vent puis transportées régionalement ou globalement.
• Croissance hygroscopique : Les particules absorbent l’eau, augmentant la diffusion.
• Réactions photochimiques : La lumière solaire transforme les gaz en aérosols secondaires.
• Stabilité atmosphérique : Les inversions piègent les particules près du sol, aggravant la brume.
• Transport longue distance : Les particules fines peuvent parcourir des milliers de kilomètres, provoquant des épisodes régionaux de brume.

Différenciation avec le brouillard, la brume humide, la poussière et la fumée

La brume sèche se distingue par sa composition de particules sèches submicroniques à microniques, invisibles individuellement, et sa capacité à réduire la visibilité par diffusion de la lumière. Le brouillard et la brume humide sont à base d’eau ; la poussière et le sable impliquent de plus grosses particules visibles ; la fumée provient de la combustion.

Types de brume sèche

• Brume photochimique : Formée par des réactions chimiques induites par la lumière solaire à partir de SO₂, NOₓ et COV. Principale cause du smog urbain.
• Brume de poussière : Dominée par la poussière minérale, fréquente lors de sécheresses et de vents désertiques.
• Brume de fumée : Issue des feux de forêt ou de combustion, peut persister et voyager sur de longues distances.
• Brume volcanique (“Vog”) : Issue des éruptions volcaniques, contient des cendres et des sulfates.
• Brume saline : Due au sel marin, courante en zones côtières.

Impacts de la brume sèche

Visibilité

La brume sèche réduit fortement la portée visuelle, impactant les transports et l’esthétique :

• Aviation : Dégrade la visibilité des pistes, du relief et du trafic ; complique les opérations VFR.
• Maritime/routier : Augmente les erreurs de navigation et le risque d’accidents.
• Perte de panorama : Atténue les paysages et masque les éléments lointains.

Sécurité aérienne et des transports

• Remises de gaz/déroutements : Une visibilité inférieure aux minima peut empêcher les atterrissages sûrs.
• Augmentation de la charge de travail des pilotes : Davantage de recours aux instruments, risque d’illusions visuelles.
• Incursions de piste/CFIT : Faible contraste accentue les dangers opérationnels.

Santé

• Risques respiratoires/cardiaques : Les particules fines (PM2.5/PM10) provoquent ou aggravent asthme, bronchite, maladies cardiaques et augmentent la mortalité.
• Populations vulnérables : Enfants, personnes âgées et atteintes de maladies chroniques plus exposées.
• Exposition chronique : Une brume persistante élève les taux de morbidité et de mortalité.

Effets environnementaux et climatiques

• Dégradation des paysages : Couleurs atténuées, perte de qualité visuelle dans les parcs et espaces naturels.
• Acidification : Les sulfates/nitrates de la brume déposent et acidifient les sols/eaux.
• Climat : Les aérosols affectent le bilan radiatif, la formation des nuages et la météo régionale.

Surveillance, mesure et signalement

Mesure de la visibilité

• Observation humaine : Repères à distances connues.
• Transmissomètres : Mesurent l’atténuation lumineuse sur une trajectoire définie.
• Néphélomètres : Évaluent la diffusion de la lumière par les particules.
• Télédétection : Satellites (MODIS, CALIPSO) et lidars au sol profilent les aérosols et la brume.

Qualité de l’air et réseaux spécialisés

• Moniteurs PM2.5/PM10 : Mesurent les particules fines/grossières en temps réel.
• AQI : Synthétise les données en catégories de risque sanitaire.
• IMPROVE/AERONET : Réseaux spécialisés pour zones protégées et recherche climatique.

Normes météorologiques

• METAR/SPECI : Code ‘HZ’ utilisé lorsque la réduction de visibilité est due à des particules sèches.
• OACI/OMM : Définissent les critères internationaux de signalement de la brume sèche.

Études de cas notables

Parcs nationaux

Des parcs nationaux comme le Grand Canyon et les Great Smoky Mountains subissent une perte de visibilité spectaculaire due à la brume sèche, réduisant des vues de plus de 160 km à moins de 32 km.

Brume asiatique

Les feux de forêts et de tourbières en Indonésie génèrent une brume transfrontalière, dégradant la qualité de l’air et le transport à travers l’Asie du Sud-Est. Les épisodes sévères entraînent la fermeture d’aéroports, perturbent la navigation et provoquent des crises sanitaires publiques.

Vog volcanique

Les grandes éruptions (ex : Kīlauea, Eyjafjallajökull) injectent des cendres et des aérosols de sulfate, créant une brume régionale ou mondiale pouvant persister des semaines à des mois.

Smog photochimique urbain

Des villes comme Los Angeles et Pékin connaissent des épisodes de brume photochimique issus des émissions de véhicules et d’usines, du soleil et des inversions atmosphériques—entraînant une forte réduction de visibilité et des risques sanitaires.

Cas d’usage et applications

Météorologie aéronautique

• Planification de vol : Les rapports METAR et TAF informent pilotes et régulateurs sur la brume sèche.
• Approche/atterrissage : La brume affecte la disponibilité des procédures visuelles et instrumentales.
• Transitions VFR/IFR : La brume peut imposer des opérations IFR ou des annulations de vol.

Services météorologiques

• Alertes/avis : Émis lors d’épisodes sévères de brume sèche.
• Prévisions : Les modèles numériques prédisent le développement et le déplacement de la brume.

Politique environnementale

• Contrôles d’émissions : Restrictions possibles lors d’épisodes aigus de brume sèche.
• Programmes régionaux de brume : Visent à améliorer la visibilité dans les zones protégées.

Télédétection et climat

• Suivi satellitaire : Fournit des cartes de brume en temps réel.
• Modélisation climatique : Intègre les effets des aérosols sur le forçage radiatif et les nuages.

Santé publique

• Avis : Informent sur les risques de qualité de l’air et les gestes de protection.
• Recherche : Études épidémiologiques sur l’impact sanitaire de l’exposition à la brume.

Évaluation environnementale

• Études de portée visuelle : Utilisées dans l’évaluation de nouveaux projets industriels/énergétiques pour protéger les panoramas.

La brume sèche est un phénomène complexe et multifacette aux impacts majeurs sur le transport, la santé, l’environnement et le climat. Sa surveillance et sa réduction sont centrales pour la sécurité aérienne, la gestion de la qualité de l’air et la préservation de la beauté naturelle des paysages à l’échelle mondiale.