Original paper

Dust emissions in the West African heat trough the role of the diurnal cycle and of extratropical disturbances

Knippertz, Peter

Meteorologische Zeitschrift Vol. 17 No. 5 (2008), p. 553 - 563

published: Oct 27, 2008

DOI: 10.1127/0941-2948/2008/0315

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ArtNo. ESP025011705003, Price: 29.00 €

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Abstract

The summertime West African heat trough (HT) is one of the most active dust sources in the world. A detailed case study during May/June 2006 based upon analyses from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts and a new Meteosat dust product illustrates two important mechanisms of dust emissions in this region: (1) The dry continental-scale HT circulation exhibits a strong diurnal cycle characterized by nocturnal low-level jets and downward mixing of momentum to the surface during the build-up of the planetary boundary layer in the morning. This leads to strong gusty surface winds and dust emission, mostly along the northern side of the HT, but also within the southerly monsoon flow. Transports lead to an accumulation of dust near the axis of the HT. (2) Triggered by a lee cyclogenesis south of the Atlas Mountains, the Intertropical Discontinuity that separates dry Saharan and moist monsoonal air shifts northward and allows deep moist convection to penetrate into the Sahara. The evaporation of precipitation in the dry desert air also generates strong gusty winds and dust emissions. This study helps to clarify the physical mechanisms for a previously discovered relation between the annual cycles of dustiness on one hand and near-surface convergence and gustiness on the other hand.

Kurzfassung

Der sommerliche Hitzetrog (HT) in Westafrika ist eine der aktivsten Staubquellen der Welt. Eine detaillierte Fallstudie im Mai/Juni 2006 auf Basis von Analysen des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersage und einem neuen Meteosat-Staubprodukt illustriert zwei wichtige Mechanismen für Staubemission in dieser Region: (1) Die trockene kontinentalskalige HT-Zirkulation weist einen starken Tagesgang auf, der durch nächtliche Low-Level Jets und Abwärtsmischen von Impuls zum Boden während des morgendlichen Grenzschichtaufbaus charakterisiert ist. Dies führt zu starken böigen Winden am Boden und Staubemission, vor allem auf der Nordseite des HTs, aber auch in der südlichen Monsunströmung. Transporte führen zu einer Akkumulation von Staub naher der Achse des HTs. (2) Ausgelöst durch eine Leezyklogenese südlich des Atlasgebirges, verschiebt sich die Intertropische Diskontinuität, die trockene Saharaluft und feuchte Monsunluft trennt, nach Norden und erlaubt das Eindringen von hochreichender Feuchtkonvektion in die Sahara. Die Verdunstung von Niederschlägen in der trockenen Wüstenluft erzeugt ebenfalls starke böige Winde und Staubemission. Diese Studie trägt zur Klärung der physikalischen Mechanismen eines kürzlich entdeckten Zusammenhanges zwischen den Jahresgängen von Staub auf der einen Seite und bodennaher Konvergenz und Böigkeit auf der anderen Seite bei.