Étude des processus pilotant les cycles diurnes de la mousson ouest africaine PDF Download
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Le cycle diurne est un mode de variabilité fondamental de la mousson Ouest-Africaine. Il est notamment observé à l'échelle locale sur l'évolution des propriétés de la couche limites atmosphériques mais aussi à des échelles plus importante sur la circulation de mousson et le développement de la convection profonde. En Afrique de l'ouest, ce mode de variabilité est peu documenté et encore mal représenté par les modèles numériques. Ainsi, ces travaux de thèse se basent tout d'abord sur l'analyse d'observations collectées pendant la campagne de mesures AMMA pour caractériser les cycles diurnes le long d'un transect méridien allant de la côte Guinéenne jusqu'au Nord du Sahel. On se focalise ici sur les basses couches atmosphériques et les structures verticales pendant les phases d'humidification et de mousson. Sur la base de cette étude, un cadre de modélisation a été développé pour analyser la représentation des cycles diurnes observés le long du transect méridien. Cette partie a permis de mettre en évidence des biais systématiques du modèle faisant entre autres intervenir les nuages et leur impact radiatif à la surface. Enfin, les mécanismes de déclenchement diurne de la convection ont été étudiés, plus précisément les couplages à méso-échelle entre l'initiation de convection profonde et les propriétés de surface. Cette étude, basée sur l'analyse combinée de données satellites documentant plus de 2000 initiations d'orages montre l'importance des gradients de propriétés de surface sur le déclenchement des systèmes convectifs au Sahel.
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Le cycle diurne est un mode de variabilité fondamental de la mousson Ouest-Africaine. Il est notamment observé à l'échelle locale sur l'évolution des propriétés de la couche limites atmosphériques mais aussi à des échelles plus importante sur la circulation de mousson et le développement de la convection profonde. En Afrique de l'ouest, ce mode de variabilité est peu documenté et encore mal représenté par les modèles numériques. Ainsi, ces travaux de thèse se basent tout d'abord sur l'analyse d'observations collectées pendant la campagne de mesures AMMA pour caractériser les cycles diurnes le long d'un transect méridien allant de la côte Guinéenne jusqu'au Nord du Sahel. On se focalise ici sur les basses couches atmosphériques et les structures verticales pendant les phases d'humidification et de mousson. Sur la base de cette étude, un cadre de modélisation a été développé pour analyser la représentation des cycles diurnes observés le long du transect méridien. Cette partie a permis de mettre en évidence des biais systématiques du modèle faisant entre autres intervenir les nuages et leur impact radiatif à la surface. Enfin, les mécanismes de déclenchement diurne de la convection ont été étudiés, plus précisément les couplages à méso-échelle entre l'initiation de convection profonde et les propriétés de surface. Cette étude, basée sur l'analyse combinée de données satellites documentant plus de 2000 initiations d'orages montre l'importance des gradients de propriétés de surface sur le déclenchement des systèmes convectifs au Sahel.
Author: Philippe Peyrille Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 206
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La mousson d'Afrique de l'Ouest (MAO) est un système complexe dans lequel interagissent de nombreux processus et mécanismes, rendant difficile son étude à partir des modèles atmosphériques tradionnels. Dans le cadre du projet AMMA (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine) la dynamique de la MAO est analysée ici à partir d'un modèle idéalisé à deux dimensions (méridien-vertical). Le but de l'approche est alors de considérer un système plus simple que la réalité afin mieux comprendre les mécanismes pilotant la MAO. Des simulations d'un régime permanent de juillet et du cycle saisonnier de la MAO permettent d'établir l'importance du désert saharien et de la mer Médirerranée sur la pénétration de la mousson vers le nord. Le cycle diurne et saisonnier de la mousson sont analysés en terme de bilans de température et d'humidité, aboutissant à des schémas conceptuels de d'équilibre et de propagation de la mousson. En particulier, l'interaction entre couche de mousson et flux d'Harmattan est un des points clé du mécanisme de propagation de la mousson, aussi bien à l' échelle saisonnère que diurne.
Author: Rémi Meynadier Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 199
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La mousson d'Afrique de l'Ouest (MAO) représente un système climatique régional dont le cycle saisonnier est très marqué, notamment par l'humidité et les pluies de mousson et par la réponse de la végétation et des surfaces continentales. Les populations du Sahel dépendent de manière vitale de la régularité de ce système. Le cycle de l'eau est ainsi un élément primordial de la MAO et son étude est un objectif majeur de la campagne AMMA (Analyses Multidisciplinaires de la Mousson Africaine). Dans ce contexte, six stations GPS ont été installées le long du gradient climatique méridien d'Afrique de l'Ouest dès 2005. Cette thèse porte d'une part sur l'analyse de l'humidité atmosphérique à l'aide des données GPS et propose d'autre part une étude plus approfondie des bilans d'eau dans l'atmosphère, à l'aide de différents jeux de données élaborés à partir des produits de la campagne AMMA (observations et modélisation). L'analyse des séries temporelles GPS met en évidence une variabilité spatiale et temporelle de la vapeur d'eau (cycle saisonnier, variabilité intra-saisonnière avec des modes de 10-20 jours, échelle synoptique et cycle diurne) qui est reliée aux processus atmosphériques de la mousson. La précision de ces données permet également d'identifier des biais d'humidité dans les observations de radiosondages et de manière corrélée (via l'assimilation) dans les modèles de prévision météorologique. Une méthode est ensuite développée pour calculer des bilans d'eau intégrés verticalement à l'échelle de l'Afrique de l'Ouest à partir d'un jeu de données "hybride". Elle combine des estimations de pluies satellitaires, des simulations d'un ensemble de modèles de transfert sol-végétation-atmosphère (TSVA) tous forcés par les mêmes pluies et d'autres produits élaborés de qualité. L'analyse du fonctionnement du cycle hydrologique à l'interface surface-atmosphère à l'aide de ce nouveau jeu de données, permet de confirmer ou d'infirmer certaines hypothèses élaborées dans le passé mais surtout d'apporter un éclairage nouveau sur le cycle saisonnier et la variabilité interannuelle des bilans d'eau et d'énergie à la surface. Nous mettons notamment en évidence des relations entre les termes de ces bilans (convergence d'humidité, pluie, évaporation, ruissellement, humidité dans le sol, et le rayonnement net) distinctes suivant les échelles considérées. Ce jeu de données est ensuite utilisé comme référence pour évaluer les différents termes du bilan d'eau d'un ensemble de modèles météorologiques (ré-analyses, analyses opérationnelles et prévisions des modèles de Météo-France, ECMWF et NCEP). Des biais importants sont diagnostiqués dans les précipitations, les évaporations et la convergence d'humidité de ces modèles. Des hypothèses sont proposées quant à l'origine de ces biais (défauts dans les schémas de convection, dans l'initialisation de l'humidité des sols et dans les données assimilées, mais également des incertitudes de calcul). Pour certains modèles (p.ex. ECMWF), nous identifions une rétroaction de ces biais sur la circulation atmosphérique dans la région de la dépression Saharienne. Ce travail ouvre des perspectives d'améliorations du cycle de l'eau des modèles de prévision météorologique et fournit un jeu de données hybride potentiellement utile pour analyser les interactions des processus aux échelles inférieures (méso-échelle et synoptique).
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Le modèle climatique régional MAR (Modèle Atmosphérique Régional) est utilisé pour la simulation du climat en Afrique de l'Ouest. Le MAR reproduit favorablement les principales caractéristiques du régime pluviométrique en Afrique de l'Ouest. Deux déficiences sont soulignées : une sous-estimation des précipitations en zone sahélienne et une mauvaise représentation des précipitations journalières. Une comparaison des sorties du MAR avec les données pluviométriques journalières de l'IRD a mis en évidence le fait que le MAR se comporte de manière satisfaisante pour des échelles temporelles supérieures à 3-5 jours. La sensibilité du modèle à la prescription des états de surface est également étudiée à travers la simulation de l'année 1992. Enfin le MAR est utilisé dans une étude de processus afin d'analyser les mécanismes de la progression de la mousson ouest-africaine. Une explication, basée sur des considérations thermiques et sur la distribution spatiale de l'albédo, est proposée.
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Les pluies au Sahel connaissent une très forte variabilité spatio-temporelles. A l’échelle décennale, cette variabilité peut aboutir parfois à des situations désastreuses comme la sécheresse des années 1970. Par ailleurs, les modèles de circulation générale atmosphériques, forcés ou couplés à un modèle océanique, ont du mal à simuler correctement le phénomène de la mousson africaine. Cette difficulté à bien modéliser la mousson, combinée à une insuffisance d'observations au siècle dernier, fait qu’aujourd’hui les chercheurs ont du mal à répondre aux questions liées aux tendances des changements climatiques sur l’Afrique de l’Ouest mais aussi aux questions relatives aux impacts de ces changements sur le système atmosphérique global. Pour comprendre et bien simuler la variabilité décennale du système de mousson en Afrique de l’Ouest, nous avons mis en place, dans un premier temps, un protocole basé sur le forçage, pour deux décennies contrastées par leur pluviosité, des modèles atmosphériques par des SSTs climatiques mensuelles et moyennes sur 11 ans, correspondant à ces décennies. On élimine ainsi les modes de variabilité d’échelles inférieures et on sépare en même temps la variabilité interne de l’atmosphère de la variabilité due aux SSTs. Dans un deuxième temps, pour répondre à la question du rôle de la rétroaction de surface sur la variabilité décennale, nous avons mis en place un schéma idéalisé basé sur le rapport évaporation réelle à l’évaporation d’une surface d’eau libre dite potentielle. Ce schéma idéalisé nous permet de découpler les interactions sol-atmosphère et d’étudier séparément la part de chacune de ces deux composantes dans la variabilité.
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Les variations climatiques en Afrique de l'Ouest ont un impact parfois catastrophique, particulièrement au Sahel où les populations sont exposées aux aléas des ressources en eau. Comprendre le fonctionnement du climat et ses variabilités est une nécessité pour anticiper ce que pourraient être les conséquences du changement climatique et définir d'éventuelles stratégies d'adaptation. Ceci suppose de connaître les différents modes de variabilité atmosphérique et leurs conséquences sur les processus qui génèrent les pluies. Cette thèse porte sur la part de la variabilité des précipitations au Sahel qui peut être expliquée par la variabilité atmosphérique. L'objectif principal du travail vise à comprendre comment des perturbations du champs de vents à 700 hPa : les Ondes d'Est Africaines (AEWs), agissent sur la convection qui est elle-même à l'origine des précipitations. Un autre aspect consiste à étudier comment les AEWs s'insèrent dans la variabilité interannuelle et intra saisonnière du flux de mousson. Après avoir exposé les connaissances actuelles de la climatologie Ouest Africaine et expliqué la méthodologie développée pour étudier les AEWs, l'étude de la variabilité des précipitations a été faite. La modulation de la convection et des précipitations par les AEWs a été analysée et a permis de distinguer des secteurs propices et inhibiteurs aux fortes précipitations. L'impact des ondes sur la dynamique et la thermodynamique atmosphérique a été ètudié. Les conditions dans les basses couches atmosphériques se sont révélées importantes Ainsi, la variabilités intra saisonnière du flux de mousson et la connexion avec les AEWs et la convection a été analysée.
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Les variations climatiques en Afrique de l'Ouest ont un impact parfois catastrophique, particulièrement au Sahel où les populations sont exposées aux aléas des ressources en eau. Comprendre le fonctionnement du climat et ses variabilités est une nécessité pour anticiper ce que pourraient être les conséquences du changement climatique et définir d'éventuelles stratégies d'adaptation. Ceci suppose de connaître les différents modes de variabilité atmosphérique et leurs conséquences sur les processus qui génèrent les pluies. Cette thèse porte sur la part de la variabilité des précipitations au Sahel qui peut être expliquée par la variabilité atmosphérique. L'objectif principal du travail vise à comprendre comment des perturbations du champs de vents à 700 hPa : les Ondes d'Est Africaines (AEWs), agissent sur la convection qui est elle-même à l'origine des précipitations. Un autre aspect consiste à étudier comment les AEWs s'insèrent dans la variabilité interannuelle et intra saisonnière du flux de mousson. Après avoir exposé les connaissances actuelles de la climatologie Ouest Africaine et expliqué la méthodologie développée pour étudier les AEWs, l'étude de la variabilité des précipitations a été faite. La modulation de la convection et des précipitations par les AEWs a été analysée et a permis de distinguer des secteurs propices et inhibiteurs aux fortes précipitations. L'impact des ondes sur la dynamique et la thermodynamique atmosphérique a été ètudié. Les conditions dans les basses couches atmosphériques se sont révélées importantes Ainsi, la variabilités intra saisonnière du flux de mousson et la connexion avec les AEWs et la convection a été analysée.
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DANS CETTE THESE, ON ETUDIE LA CONVECTION PROFONDE NUAGEUSE SUR L'AFRIQUE TROPICALE A PARTIR DES DONNEES SATELLITAIRES. POUR CARACTERISER CETTE CONVECTION, PLUSIEURS METHODES SONT UTILISEES. ON CONSIDERE D'ABORD LES MOYENNES MENSUELLES DES LUMINANCES DANS LES CANAUX INFRA-ROUGE AUX DIFFERENTES HEURES DE LA JOURNEE, AINSI QUE LES ECARTS-TYPES DIURNES DE CES LUMINANCES. ENSUITE, ON CONSTRUIT LES FREQUENCES MENSUELLES DES NUAGES A SOMMETS FROIDS. DES INDICES HORIZONTAL ET FREQUENCE SONT DEFINIS RESPECTIVEMENT PAR ELEMENT D'IMAGE MOYENNE ET FREQUENCE. L'ETAPE SUIVANTE EST CONSACREE AUX COMPARAISONS INTERANNUELLES ET INTER-MENSUELLES DES CYCLES DIURNES MAIS A GRANDE ECHELLE SPATIALE. DANS LA SUITE, ON S'ATTACHE DONC AUX ANALYSES FINES PIXEL PAR PIXEL. DEUX NOUVEAUX PARAMETRES SONT UTILISES: L'AMPLITUDE ET LA PHASE DU CYCLE. ENFIN, ON S'INTERESSE AUX COMPARAISONS AVEC LE CYCLE DIURNE DES PRECIPITATIONS SUR UNE REGION PARTICULIERE. LES RESULTATS MONTRENT L'IMPORTANCE DES EFFETS DE RELIEF ET DES CIRCULATIONS LOCALES; LES VARIATIONS INTERANNUELLES DES NUAGES CONVECTIFS SONT LARGEMENT FONCTION DE L'INTERACTION DE CES CIRCULATIONS LOCALES AVEC LES CARACTERISTIQUES DE LA CIRCULATION ATMOSPHERIQUE A GRANDE ECHELLE
Author: Amanda Gounou
Author: Amanda Gounou
Author: Philippe Peyrille
Author: Rémi Meynadier
Author: Romain Ramel
Author: Abdoul Khadre Traoré
Author: Christophe Lavaysse
Author: Christophe Lavaysse
Author: Théoneste Kayiranga
Author: Bertrand Gille