Une brume de sable est une forme particulière de « brume de poussière » et de « lithométéore ». Ce phénomène météorologique suit une tempête de sable (ou un envol local ou à grande échelle de particules siliceuses ou d'autres minéraux). Des particules fines plus ou moins siliceuses (parfois rougeâtres si le sable est riche en oxydes de fer), stagnent alors dans l'air, opacifient l'atmosphère en lui donnant un aspect opalescent jaunâtre, brunâtre ou rougeâtre, voire bleuté, persistant éventuellement plusieurs jours ou semaines si les conditions anticycloniques persistent. Certaines brumes de sable s'étendent sur plusieurs millions de kilomètres carrésCerf A & Bertrand J.J (1980) Quelques caractéristiques optiques des brumes sèches en Afrique de l'Ouest . Le Journal de Physique Colloques, 41(C3), C3-321.. A la différence de la brume sèche, elle est source d'un léger dépôt au sol. Quand cette brume est très épaisse, le soleil apparait à midi comme un disque rouge.
C'est l'une des formes de la brume sèche (brumes particulaires, par opposition aux brouillards qui sont des brumes humides, dues à des micro-gouttelettes d'eau en suspension dans l'air). En Europe et Amérique centrale ce sable vient le plus souvent du désert du Sahara.
C'est un phénomène relativement courants sur Terre, notamment en Amérique centrale et dans les CaraïbesMonteil M A (2008) Saharan dust clouds and human health in the english-speaking caribbean: what we know and don’t know. Environ Geochem Health ;30:339–43. et les Antilles où le sable en suspension provient alors du Sahara en AfriqueProspero JM & Mayol-Bracero O (2013) Understanding the transport and impact of african Dust on the caribbean Basin. Bull Am Meteorol Soc ;94:1329–37Gyan K, Henry W, lacaille S, et al. (2005) African dust clouds are associated with increased paediatric asthma accident and emergency admissions on the caribbean island of trinidad. Int J Biometeorol;49:371–6.Blateau A, Bouobda D, Le tertre A, et al. (2012) Health effects from desert dust episodes in Martinique, 2001-2006. Bull Veille Sanit Antilles Guyane ;3:11–15.Cadelis G, Tourres R & Molinie J (2014) Short-term effects of the particulate pollutants contained in Saharan dust on the visits of children to the emergency department due to asthmatic conditions in guadeloupe (French archipelago of the caribbean). PLoS One ;9:e91136.. Ce phénomène a varié dans le temps au gré des épisodes de désertification et de reverdissement du Sahara et du moyen-Orient ou du désert de Gobi en Mongolie, du désert du Taklamakan en Chine occidentale, du désert du Thar en Inde, ainsi que d'autres régions arides et semi-désertiques.
Depuis 8000 ans, les activités humaines ont aggravé le risques d’occurrence et la durée des brumes de sable, à cause des phénomènes d’érosion et de salinisation induites par la déforestation, l'usage du feu, la destruction de nombreuses zones humides et la surexploitation des ressources en eaux superficielles et l'agriculture intensive basée sur le labour.
Des brumes de sable et des brumes de poussière sont fréquentes en Afrique du nord, au Moyen-Orient et en Asie centrale et de l'est. Plus à l'ouest, des brumes de sable se produisent aussi de une à plusieurs fois par an dans les Antilles, sur l'Océan atlantique et en Europe.
Éléments de vocabulaire ou de définition Divers auteurs ont parlé autrefois aussi de brumes sèches, de brumes de chaleur, de buée de chaleur, ou encore de brouillard de chaleur souvent sans être très précis dans la description du phénomène qu'ils évoquaient.
On parle de tempête de sable ou de tempête de poussière pour désigner la source du phénomène, et plutôt de brumes de sable ou de brume sèches pour le phénomène lui-mêmeBellec B & Guillot B (1985) Brumes sèches et nuages de sable sur l’Océan Atlantique et en Afrique de l'Ouest. Veille Climatique Satellitaire, (5), 17-20. pour désigner le phénomène atmosphérique en aval, et de brume de poussières (quand elle est suivie d'un dépôts de poussières au solNouaceur Z (2005) Les vents de sable en Afrique saharienne et subsaharienne. The Annals of Valahia University of Târgovişte, Geographical Series, 4, 5.).
Les particules de sable aéroportées sont parfois qualifiées de lithométéoresErpicum M & Ozer P (1999) Observation des lithométéores pour le suivi de la désertification en Afrique de l’Ouest. Mise au point sur le recours aux observations synoptiques. Publications de l’Association Internationale de Climatologie, 12, 342-351..
Histoire Les brumes sèches et brumes de sable en particulier ne sont pas nouvelles. Des témoignages historiques le montrent, mais même dans des zones traditionnellement connues pour leur aridité comme la Mauritanie, l'étude des lithométéores montre que l'érosion éolienne s'aggrave nettement, depuis les années 1970 dans le cas de la Mauritanie, en raison d'un déficit pluviométrique et soit parce que le vent est plus fort, soit parce que les sols sont plus dégradés (facteur édaphique), ou pour ces deux raisonsNouaceur Z (2001) L’évolution des lithométéores en Mauritanie confirme une plus grande efficacité de l’action éolienne. Cybergeo : Revue européenne de géographie - Nature, paysage & environnement, n°203, 18 décembre 2001Nouaceur Z (1999) Evolution récente des lithométéores, Thèse de doctorat ; Laboratoire de Géographie Physique, Université Jean Moulin Lyon III, 503 p.. En Mauritanie on a observé une forte corrélation entre Trois facteurs : brumes sèches, tempêtes de sable et déficit pluviométrique, mais aussi avec la dégradation des sols.
Causes météorologiques Un facteur majeur est le vent : ce sont des tempêtes de sable qui ont lieu d'origine des nuages de sables et des brumes de sable qui se forment en aval (par rapport à la direction du vent). Éventuellement des trombes peuvent aussi soulever en altitude des poussières siliceuses ou autres. Mais un second facteur, souvent très aggravant voire devenu une cause première sont les conditions d'érosion et dégradation des sols. La pluviométrie et un facteur essentiel également. Les sols humides sont moins sensibles à l'érosion éolienne et la pluie rabat au sol les brumes sèches en nettoyant l'atmosphère.
Composition Les brumes de sables, contrairement à ce que leur nom pourrait laisser penser ne contiennent pas que du sable (silice). Elles contiennent aussi des sels, et - plus ou moins, selon la provenance du nuage - de nombreux minéraux, métaux et métalloïdes, ainsi que des molécules et particules d'origine microbienneLee, S., Choi, B., Yi, S. M., & Ko, G. (2009) Characterization of microbial community during Asian dust events in Korea. Science of the Total Environment, 407(20), 5308-5314 (résumé) et biologique telles que virus, bactéries, archées, champignonsYeo H.G & Kim J.H (2002) SPM and fungal spores in the ambient air of west Korea during the Asian dust (Yellow sand) period. Atmospheric Environment, 36(35), 5437-5442|résumé. et endotoxines qui peuvent contribuer à certaines pathologies associés à la pollution de l'airMorman S.A & Plumlee G.S (2013) The role of airborne mineral dusts in human disease. Aeolian Res ;9:203–12. On peut notamment y trouver des particules géantes formées dans la troposphère à partir des sables de désert : les ibérulites.
Quantités Elles sont considérables ; après une première évaluation faite sur la base de mesures Lidar en un point unique par Iwasaka et al. (1982) ayant donné le chiffre de 1,63 million de tonnes lors d'un épisode sévère de brume de sable en 1979, une évaluation de la masse de sable jaune survolant ainsi le Japon aux latitude 30°-41°N a conclu à des masses comprises entre au printemps, et de par an pour cette seule région. Les auteurs notent que le diamètre moyen et maximal des particules varie significativement selon le lieu de mesureArao K, & Ishizaka Y (1986) Volume and mass of yellow sand dust in the air over Japan as estimated from atmospheric turbidity. Journal of the Meteorological Society of Japan. Ser. II, 64(1), 79-94..
Conséquences
Visuellement La turbidité de l'atmosphère augmente alors qu'elle prend une teinte jaunâtre à rougeâtre (ou gris-bleutée quand les particules aéroportées sont foncées). Le disque solaire est moins visible, et la nuit les étoiles et la lune sont moins brillantes voire toutes invisibles.
Lors de ce phénomène ou à sa suite, des dépôts secs de poussières grises, ocre, voire rougeâtre sont parfois constatés (ou une coloration de la neige ou de la glace là où elles sont présentes).
Physicochimie de l'atmosphère Les particules en suspension sont sources d'une réflexion diffuse de la lumière solaire et parfois l'interrompent en partie.
La température diminue sous le nuage, de même que les radiations ultraviolettes. Les modifications des réactions photochimiques qui en découlent dans le nuage, au dessus de celui-ci et en dessous ne semblent pas encore bien étudiées ni comprises.
Effets sur la santé Dans la brume de sable, l'air est alors nettement moins respirable (effet semblable à celui d'une pollution particulaire), avec ces conséquences directes et indirectes, immédiates (et peut-être chroniques) pour la santé publiqueGriffin D.W & Kellogg C.A (2004) Dust storms and their impact on ocean and human health : dust in Earth’s atmosphere. EcoHealth, 1(3), 284-295.
Ces conséquences sont encore mal mesurées et mal comprises, dont en Europe quand elle est concernée par des brumes de sables sahariensKaranasiou a, Moreno N, Moreno T et al. (2012) Health effects from Sahara dust episodes in europe: literature review and research gaps. Environ Int ;47:107–14.. Mais à titre d'exemple : dans les îles méditerranéennes, une surmortalité a été récemment été constatée et signalée en période de brume de sable par exemple en Italie Alessandrini E R, Stafoggia M, Faustini A, et al. (2013) Saharan dust and the association between particulate matter and daily hospitalisations in rome, italy. Occup Environ Med 2013;70:432–4. ou à ChypreNeophytou AM, Yiallouros P, Coull Ba, et al. (2013) Particulate matter concentrations during desert dust outbreaks and daily mortality in nicosia, cyprus. J Expo Sci Environ Epidemiol ;23:275–80., en EspagneReyes M, Díaz J, Tobias A, et al. (2014) Impact of Saharan dust particles on hospital admissions in Madrid (Spain). Int J Environ Health Res ;24:63–72. ; selon les données de santé collectées et analysées par un groupe de travail ad hoc (MeD-ParticleS Study group) : dans le sud de l'Europe le taux d'hospitalisation augmente significativement lors des épisodes de pollution par les PM10 aggravés par l'arrivée de nuages de poussières saharienneStafoggia M, Zauli-Sajani S, Pey J, et al. (2016) MeD-ParticleS Study group. Desert dust outbreaks in Southern europe : contribution to daily PM10 concentrations and Short-term associations with Mortality and Hospital admissions. Environ Health Perspect ;124:413–9.
Ces effets ont été longtemps sous-estimés, car les relations de causes à effets n'étaient pas faciles à établir (une brume de sable peut survenir à des dizaines de milliers de km de la tempêtes qui l'a causée et plus d'une semaine après, ce n'est qu'avec les progrès des sciences de l'atmosphère et de l'imagerie satellitale que le lien de cause à effet est devenu absolument évidentNouaceur Z (2008) Apport des images-satellite dans le suivi des nuages de poussière en zones saharienne et sub-saharienne. Télédétection, 8(1), 5-15.). Ainsi les envols de poussière saharienne causent des brumes de sable en Europe, mais aussi dans le bassin des caraïbes et dans les Antilles françaises, où l'on a très récemment (2018) montré qu'elles contribuent à la pollution particulaire de l'air en étant notamment une cause significative de naissances prématuréesViel J-F & al. (2018) Impact of Saharan dust episodes on preterm births in Guadeloupe (French West Indies), Occup Environ Med epub ahead of print| doi:10.1136/ oemed-2018-105405) et de problèmes pédiatriques.