Fréquentes dans les régions arides et semi-arides, les tempêtes de sable et de poussière sont généralement causées par des orages – ou de forts gradients de pression associés à des dépressions – qui accroissent la vitesse du vent sur une large zone. Ces vents violents soulèvent dans l'atmosphère de grandes quantités de sable et de poussière qui peuvent parcourir des centaines, voire des milliers de kilomètres. Quelque 40 % des aérosols présents dans la troposphère (la couche la plus basse de l'atmosphère terrestre) sont des particules de poussière provenant de l'érosion éolienne. Les principales sources de ces poussières minérales sont les régions arides d'Afrique du Nord, de la péninsule arabique, d'Asie centrale et de Chine. En comparaison, l'Australie, le continent américain et l'Afrique du Sud sont des sources moins actives, sans être négligeables pour autant. En se basant principalement sur des simulations numériques, on estime qu'entre un et trois milliards de tonnes de poussières sont rejetées dans l'atmosphère chaque année.
Une fois dans l'air, les particules de poussière atteignent des couches plus élevées de la troposphère sous l’action du brassage turbulent et des courants de convection ascendants. Elles peuvent alors être transportées par les vents sur des distances qui varient en fonction de leur taille et des conditions météorologiques, avant de retomber à la surface de la Terre. Dans la mesure où les plus grosses particules se déposent plus vite que les petites, ces dernières sont transportées sur de plus grandes distances. La poussière est également éliminée de l'atmosphère par les précipitations. La durée de vie moyenne des particules de poussière dans l’atmosphère varie de quelques heures pour celles dont le diamètre excède 10 μm, à plus de dix jours pour celles dont le diamètre est inférieur à 1 μm.
Interactions avec le temps et le climat
Les aérosols, notamment les poussières minérales, influent sur les conditions météorologiques ainsi que sur le climat à l'échelle mondiale et régionale. Les particules de poussière, surtout si elles sont recouvertes de matières polluantes, font office de noyaux de condensation propices à la formation de nuages chauds et sont d'efficaces agents glaçogènes pour la formation de nuages froids. Ces mécanismes varient selon la taille, la forme et la composition des particules, lesquelles dépendent de la nature du sol d’origine et des processus d’émission et de transport. La modification de la composition microphysique des nuages altère leur capacité d'absorption du rayonnement solaire, ce qui se répercute de manière indirecte sur l'énergie qui parvient à la surface de la Terre. Les particules de poussière influent aussi sur la croissance des gouttelettes d'eau et des cristaux de glace présents dans les nuages et, par ricochet, sur la quantité de précipitations et leur répartition.
Les poussières atmosphériques obéissent à des mécanismes similaires à l’effet de serre: elles absorbent et diffusent le rayonnement solaire qui entre dans l'atmosphère terrestre, réduisant la quantité de rayonnement qui atteint la surface. Elles absorbent aussi le rayonnement de grandes longueurs d'onde réfléchi par la surface et le renvoient dans toutes les directions. Là encore, la capacité d'absorption du rayonnement solaire par les particules de poussière dépend de leur taille, de leur forme et de leur composition minéralogique et chimique. La distribution verticale de la poussière dans l'air (profil vertical) et les caractéristiques de la surface conditionnent également l’ampleur de cet effet.
Impact sur la santé humaine
Les poussières aéroportées représentent une sérieuse menace pour la santé humaine. La taille détermine en grande partie l'ampleur du danger. Les particules de plus de 10 μm ne peuvent être inhalées et n'affectent donc que les organes externes. Elles provoquent surtout des irritations de la peau et des yeux, ainsi que des conjonctivites et accroissent le risque d'infection oculaire. Les particules qui peuvent être inhalées, dont la taille est inférieure à 10 μm, se déposent souvent dans le nez, la bouche et les voies respiratoires supérieures et peuvent causer des affections respiratoires (asthme, trachéite, pneumonie, rhinite allergique, silicose, etc). Cependant, les particules les plus fines sont susceptibles de pénétrer dans les voies respiratoires inférieures et la circulation sanguine, où elles peuvent atteindre tous les organes internes et provoquer des troubles cardiovasculaires. Selon une évaluation réalisée à l'aide d'un modèle mondial, environ 400 000 personnes âgées de plus de 30 ans sont décédées prématurément de maladies cardio-pulmonaires dans le monde en 2014, du fait de l'exposition aux particules de poussière.
En fonction des conditions météorologiques et climatiques, la poussière peut rester en suspension dans l'air pendant des jours, causant des flambées d'allergies dans des régions éloignées des sources de poussière.
 Ceinture de la méningite (en rouge) et régions présentant un risque élevé d’épidémie (en brun); dans toutes les autres régions, on enregistre une moindre incidence des flambées épidémiques et des cas sporadiques (Source: OMS) |
Certaines maladies infectieuses peuvent être transmises par la poussière. La méningite à méningocoques est une infection bactérienne des fines membranes qui enveloppent le cerveau et la moelle épinière. Elle peut causer des lésions cérébrales et se révèle mortelle dans la moitié des cas si elle n'est pas traitée. Cette maladie existe dans le monde entier, mais elle frappe plus lourdement les pays de la «ceinture de la méningite», une zone de l’Afrique subsaharienne qui compte environ 300 millions de personnes. Les épidémies ont un caractère saisonnier très marqué; de nombreuses études ont établi un lien entre les conditions environnementales, telles qu'un faible taux d'humidité et la présence de poussière, et l'apparition de la maladie dans une région et à une période données. Les chercheurs estiment que les particules de poussière inhalées par temps chaud et sec peuvent endommager les muqueuses du nez et de la gorge et favoriser ainsi une infection bactérienne. Il se peut aussi que les oxydes de fer contenus dans les particules de poussière augmentent le risque d'infection.
La poussière favorise aussi la transmission de la fièvre de la vallée – une maladie potentiellement mortelle – dans le sud-ouest des États-Unis et le nord du Mexique en transportant les spores de champignons du genre Coccidioides.
Impact sur l'environnement et la société
Les dépôts de poussière en surface constituent une source de micronutriments pour les écosystèmes terrestres et marins. Il semblerait que la poussière du Sahara constitue un fertilisant pour la forêt amazonienne et l'on sait que les particules de poussière améliorent la production de biomasse marine en apportant du fer et du phosphore dans les zones océaniques qui manquent de ces éléments. La poussière a cependant de nombreux effets néfastes sur l'agriculture; elle diminue notamment les rendements car elle étouffe les semis, entraîne une perte de tissu végétal, réduit la photosynthèse et accentue l'érosion des sols.
Parmi les conséquences indirectes des dépôts de poussière figurent l'obstruction des canaux d’irrigation, le recouvrement des voies de transport et la détérioration de la qualité de l’eau des rivières et des fleuves. En réduisant la visibilité, les poussières aéroportées gênent la circulation aérienne et routière. Les risques posés par une mauvaise visibilité lors du décollage et de l’atterrissage obligent parfois à retarder ou à dérouter des vols. Par ailleurs, les particules peuvent éroder les surfaces des avions et endommager les moteurs.
La poussière a aussi une incidence sur la production des centrales solaires, en particulier sur les installations qui doivent recevoir un rayonnement direct. Les exploitants doivent veiller à ce que les particules ne s’accumulent pas sur les panneaux. Le nettoyage requis pour que le rayonnement entrant parvienne jusqu’aux capteurs est une opération longue et coûteuse.
