Saharan dust fall out over France and Europe February 2021

1 June 2021

Saharan dust transported over the Atlantic, observed by NASA/NOAA’s VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite) instrument onboard the Suomi-NPP spacecraft on February 18, 2021 (top). The MODIS instrument onboard NASA’s Aqua satellite captured the gigantic dust plume as it was passing over the Canary Islands (bottom left, on February 16, 2021) and the Cape Verde Islands (bottom right, on February 17, 2021).

When the surface wind is strong enough over the Sahara, sand particles are lifted in the atmosphere, while turbulence and convective updrafts raise them to the middle-troposphere. Dust can then be carried by atmospheric currents and transported over hundreds to thousands of kilometers, usually over the Atlantic. If the right meteorological conditions occur, dust can also travel northwards and periodically reaches Europe. This type of event occurred 3 times in February 2021 (the 6th, 21st, and 28th), which is unusual in such a short period, and affected most of France. The dust event on February 6 was especially noticeable in France because it occurred during the early morning hours and turned the skies strikingly yellow or orange. The event on February 21 was the most important of the 3 episodes.
During those events, the dust mingled with the snow on the slopes of the Pyrénées and the Alps, transforming the landscapes remarkably. Among other effects, more frequent, were the dust deposition on cars. Unfortunately, those dust events can also be harmful, with negative impact on air quality and health.
Specific meteorological conditions are required to transport Saharan dust northwards to European latitudes, sometimes up to Scandinavia. The illustrations below show the sequence of events that causes dust transport over Europe, based on the example of the dust event that occurred from February 15 to 24, 2021.

Source: Nullschool/NOAA/NCEP/Copernicus/CAMS

Wind charts at isobar 1000 hPa (surface wind) on February 16, 2021 at 12:00 UTC (left) and at isobar 700 hPa (altitude ~3000 m) on February 22, 2021 à 06:00 UTC (right). The animated vectors show the wind speed and direction (source: Nullschool/NOAA/NCEP), and the false-color background shows the aerosol concentration (source: Nullschool/Copernicus/CAMS). The left image shows the strong surface wind that triggered the dust event, while the right image shows the strong mid-altitude stream that transported dust over Europe.

The animation of the Copernicus/CAMS aerosol forecast (left) illustrates the sequence of the dust event from February 15 to 24, 2021. Strong westward surface winds lifted dust and transported it over the Atlantic, until meteorological conditions began to change on February 18, 2021, creating strong northwards winds over Algeria that spread large amounts of dust over thousands of kilometers across the Mediterranean Sea, then over France and the rest of Europe, as observed by Terra/MODIS on February 23, 2021 (right).

Poussières sahariennes transportées au-dessus de l’Atlantique, observées par l’instrument VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite) de NASA/NOAA à bord du satellite Suomi-NPP le 18 février 2021 (haut). L’instrument MODIS à bord du satellite Aqua de la NASA a capturé ce panache de poussières gigantesque alors qu’il passait sur les Iles Canaries (en bas à gauche, le 16 février 2021) et les Iles du Cap Vert (en bas à droite, le 17 février 2021).

Lorsque le vent de surface est suffisamment fort sur le Sahara, le sable est soulevé de la surface, puis entraîné dans la troposhère moyenne par la turbulence et la convextion. Le sable peut être alors transporté par les courants atmosphériques sur des centaines ou des milliers de kilomètres, généralement au-dessus de l’Atlantique. Mais si les conditions météorologiques favorables sont réunies, la poussière peut être aussi transportée vers le nord et remontent régulièrement jusqu’en Europe. Ce phénomène s’est produit 3 fois en moins d’un mois en février 2021 (le 6, 21 et 28 février), ce qui est inhabituel sur une période si courte, et a touché une grande partie de la France. Le premier épisode du 6 février a été particulièrement remarqué par le grand public car le nuage est passé en tout début de journée et a teinté le ciel d’une couleur ocre ou orangée très frappante. Le soulèvement de sable du 21 février a été d’une ampleur encore plus importante.
Dans les 2 cas, les Pyrénées et les Alpes, encore enneigées, ont changé de couleur. Les autres conséquences visibles, plus courantes, sont les dépôts de poussières de sable sur les voitures. Mais les poussières désertiques ont également un impact sur la qualité de l’air et la santé.
Pour que ces panaches de sable atteignent l’Europe, il faut des conditions météorologiques favorables au soulèvement de poussières à la source puis à son transport jusqu’à nos latitudes, parfois jusqu’en Scandinavie. Les illustrations ci-dessous montrent la séquence d’événements qui peut conduire au transpor de sable sur l’Europe, sur la base de l’exemple de l’événement qui s’est déroulé du 15 au 24 février 2021.

Source: Nullschool/NOAA/NCEP/Copernicus/CAMS

Cartes de vent à l’isobare 1000 hPa (vent de surface) le 16 février 2021 à 12:00 UTC (gauche) et à l’isobare 700 hPa (altitude ~3000 m) le 22 février 2021 à 06:00 UTC (droite). Les vecteurs animés représentent la vitesse et la direction du vent (source : Nullschool/NOAA/NCEP), et la composition colorée représente la concentration en aerosols (source : Nullschool/Copernicus/CAMS). L’image de gauche montre le fort vent de surface à l’origine du soulèvement de sable, tandis que l’image de droite montre le puissant courant qui a entraîné les poussières vers l’Europe.

L’animation de la prévision d’aérosols Copernicus/CAMS (gauche) illustre la séquence de l’événement de poussières du 15 au 24 février 2021. De forts vents de surface ont soulevé le sable et l’ont transporté vers l’ouest au-dessus de l’Atlantique, jusqu’à ce que les conditions météorologiques commencent à changer le 18 février 2021, créant au-dessus de l’Algérie de forts vents en direction du nord qui ont transporté de grandes quantités de poussières sur des milliers de kilomètres au-dessus de la Méditerranée avant de les répandre sur la France et le reste de l’Europe, comme observé par Terra/MODIS le 23 février 2021 (droite).

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