Contribution des poussières désertiques dans l’estimation de la ressource photovoltaïque en Afrique de l’Ouest lors de la saison sèche

Face aux défis de l’électrification et de réduction des émissions de gaz à effet de serreen Afrique de l'Ouest, l'énergie solaire, abondante dans la région, semble prometteuse.Cependant, la production photovoltaïque, intermittente et dépendante des conditionsmétéorologiques, est encore peu étudiée à l’échelle infra-journalière. Les aérosolsdésertiques, très présents dans cette région, affectent le rayonnement solaire et latempérature au sol, impactant ainsi la production d'énergie solaire. Dans ce contexte, cettethèse vise à identifier les facteurs météorologiques influençant la qualité des prévisionssolaires, à évaluer l’apport de la prise en compte des poussières minérales pour l’estimationde l’irradiance solaire et de la température en saison sèche, et à comprendre comment lesinteractions entre ces aérosols désertiques et le rayonnement ou les nuages modifient laressource solaire.Dans un premier temps, une analyse des prévisions opérationnelles du rayonnementsolaire a révélé que l'agrégation multi-modèles, multi-membres et multi-mailles réduit leserreurs de prévision. Les nuages sont la principale cause d'erreur, surtout en saison humide,tandis que les poussières désertiques constituent un facteur météorologique significatifaffectant les prévisions, particulièrement en saison sèche.Ensuite, des simulations utilisant le modèle couplé WRF-CHIMERE pour deuxévénements de poussières minérales typiques de la saison sèche ont été conduites. Ellesont montré que la prise en compte des aérosols désertiques réduit les erreurs d'estimationdu GHI de 50-75% et de la température de surface de 9-10%. Les poussières diminuent enmoyenne le GHI de 96-116 W/m² et augmentent la température de surface de 1,3-2,1°C.Cependant, ce résultat cache un cycle diurne marqué, avec un refroidissement diurneatteignant jusqu'à -0,5°C.Ces simulations ont permis d'analyser les interactions entre aérosol, nuage etrayonnement, révélant que l'effet direct des aérosols désertiques surpasse l’effet indirect,contribuant en quasi-totalité à la modification du GHI et de la température. Pour lesévénements étudiés en saison sèche, l'interaction entre poussière minérale et nuage estlimitée. L'effet semi-direct des aérosols désertiques, qui modifie les conditionsthermodynamiques influençant la formation des nuages, est le principal processus demodification des conditions nuageuses. Cet effet direct entraîne également des variationsdans la charge en aérosols, le chauffage radiatif formant et renforçant une dépressionthermique sous le panache d'aérosols, perturbant les vents en basse couche. Cela entraîneune augmentation d'environ 2% du flux d'émissions de particules minérales et unemodification de la trajectoire du panache, avec des modifications de l'AOD pouvant atteindrelocalement +/- 15%.Finalement, les résultats de ces recherches nous invitent à nous rapprocher desacteurs de l'énergie afin qu'ils prennent mieux en compte l'impact des poussièresdésertiques dans la prévision solaire mais également dans la planification de futurescentrales solaires.