Six campagnes océanographiques ont permis de collecter des observations d’aérosols marins sur la
partie sud-ouest de l’océan Indien en 2021 et 2023. Un ensemble d’instruments dédiés à la mesure
d’aérosols (SMPS, OPC-N3, CCN-100) a été utilisé pour étudier la variabilité spatiale et temporelle de
la distribution en taille des aérosols, des noyaux de condensation nuageux (CCN), des diamètres d’ac-
tivation et de l’hygroscopicité (κ). Le nombre total d’aérosols varie fortement avec des concentrations
supérieures à 1500 cm−3 au nord de Madagascar et au milieu de l’océan Indien, et des concentrations
inférieures à 200 cm−3 dans la partie est de l’océan subtropical Indien. Les plus fortes concentrations
d’aérosols dans le mode grossier sont observées au sud de 40 °S et associées à la production primaire
d’aérosols marins en condition de vent fort et de forte houle. La concentration de CCN à 0.4 % de
sursaturation est globalement comprise entre 100 cm−3 et 500 cm−3 mais des valeurs aussi faibles que
50 cm−3 sont occasionnellement mesurées. À 0.2 % de sursaturation, le diamètre d’activation moyen
est de 104 nm et est associé à un κ de 0.36. À 0.4 % de sursaturation, le diamètre est de 76 nm et le κ
de 0.25. Les aérosols ont été classés selon l’origine des masses d’air en trois catégories : continentale,
subtropicale indienne, océan Indien sud. Le mode grossier de la distribution en taille des aérosols est
centré autour de 1.7 μm et sa concentration est maximale pour les masses d’air provenant du sud de
l’océan Indien. Les aérosols des masses d’air continentales sont plus hydrophobes et associés à un
κ compris entre 0.1 et 0.13, ceux des masses d’air subtropicales indiennes sont plus hydrophiles et
associés à des κ compris entre 0.24 et 0.4, et ceux des masses d’air provenant du sud de l’océan Indien
sont associés à des κ compris entre 0.17 et 0.22. Une chute significative du κ entre 0.2 % et 0.4 % de
sursaturation lorsque la vitesse du vent augmente est observée pour les masses d’air sud indiennes, et
est probablement liée à une plus forte présence d’espèces organiques à la surface des plus petits aéro-
sols. Trois cas d’étude associés à de fortes concentrations en aérosols ont été analysés. Une période au nord de Madagascar pendant laquelle le navire est sous l’influence de masses d’air passant dans une couche limite peu développée au-dessus de Madagascar. Un cas de nucléation au milieu de l’océan
Indien déclenché en période de temps clair entre deux périodes nuageuses. Une période de tempête
au cours de laquelle la concentration en aérosols diminue dans un premier temps lorsque le navire
est sous l’influence de masses d’air ayant traversé une zone de précipitation, puis augmente ensuite à
mesure que le navire s’éloigne du système. Deux cas d’étude supplémentaires ont permis d’observer
la distribution en taille des aérosols en condition pristine dans la partie sud de l’océan Indien et sous
l’influence de masses d’air provenant de l’Antarctique au sud de Kerguelen. |
Marine aerosol observations during 6 campaigns carried out in 2021 and 2023 in the south-western
Indian Ocean onboard the Marion Dufresne vessel are presented. A set of aerosol instruments (SMPS,
OPC-N3, CCN-100) was used to study the spatial and temporal variability of the aerosol size distri-
bution, cloud condensation nuclei (CCN), activation diameters, and hygroscopicity (κ). The total
number of aerosols exhibited strong variability, with concentrations greater than 1500 cm−3 north of
Madagascar as well as in the middle of the subtropical Indian Ocean, and lower than 200 cm−3 in the
eastern part of the subtropical Indian Ocean. The strongest concentrations of supermicronic aerosols
were observed south of 40 °S and were associated with primary emissions during strong winds and
heavy swells. CCN measured at 0.4 % supersaturation generally fluctuated between 100 cm−3 and
500 cm−3, with occasional minima as low as 50 cm−3 . At 0.2 % supersaturation, the average acti-
vation diameter was 104 nm, with an associated κ of 0.36. At 0.4 % supersaturation, the average
activation diameter was 76 nm, with an average κ of 0.25. Using a back-trajectory model, the aerosol
data were classified according to their main source regions: continental, Subtropical Indian Ocean,
and Southern Indian Ocean. The coarse mode was centered at 1.7 μm of mean diameter, with its
maximum number concentration measured for the Southern Indian Ocean air masses. Aerosols were
more hydrophobic for continental air masses (κ from 0.1 to 0.13), hydrophilic for subtropical In-
dian Ocean air masses (κ from 0.24 to 0.4), and intermediate values were found for Southern Indian
Ocean air masses (κ from 0.17 to 0.22). Southern Indian Ocean air masses exhibited a significant
drop in κ values (between 0.2 % and 0.4 % supersaturation) when the wind speed increased, likely
due to a higher concentration of organic species on the surface of the smallest particles. Three spe-
cific events highlighted high aerosol concentrations. Elevated Na observed during a pollution event
north of Madagascar matched the passage of air masses through a well-developed boundary layer
over Madagascar before their subsidence toward the ship’s location. Na reaching 4000 cm−3 north
of Crozet Island was related to a nucleation event, which was possible when the ship encountered
clear sky conditions between two periods of cloudy sky. Finally, Na exhibited high concentrations as
the ship moved away from a storm that occurred between the Kerguelen Islands and Réunion Island.
Two additional case studies were carried out to observe the size distribution of aerosols under pris-
tine conditions in the southern Indian Ocean and under the influence of Antarctic air masses south of
Kerguelen. |