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Les Hommes face aux sécheresses

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Bernard Bret

1. Description, caractérisation et compréhension des phénomènes lies à la sécheresse

Pluviométrie sahélienne et dynamisme atmosphérique ouest-africain

Bernard Fontaine

Texte intégral

1La sécheresse qui affecta les régions soudano-sahéliennes entre 1968 et 1984 reste l’un des drames majeurs de ce siècle. Elle permit cependant de développer la recherche et l’analyse des anomalies climatiques dans les relations qu’elles entretiennent avec la circulation générale (voir la mise au point de NICHOLSON, 1982).

2Le but de cet article est double : il s’agit d’abord de reprendre quelques résultats (B. FONTAINE, 1985) concernant les interrelations synchrones entre la pluviométrie sahélienne et les flux dominants de l’ouest africain, sur la période déficitaire 1968-1975 ; puis il s’agit de comparer les grands traits de la circulation d’hivernage sur deux périodes pluviométriquement très contrastées : 1968-1975 et 1953- 1963, anormalement arrosée.

3Les précipitations d’hivernage reflètent trois grands types de processus : 1) l’advection de vapeur d’eau sur l’ouest africain depuis l’Atlantique subtropical et équatorial dans les bas niveaux par le flux de mousson ; 2) le recyclage de l’eau lié au cycle précipitations / évapotranspiration sur les forêts d’Afrique centrale ; 3) la mobilisation de l’humidité advectée et/ou disponible sur place par les phénomènes convectifs d’origine thermique et dynamique.

4L’étude de la pluviométrie sahélienne passe donc par l’analyse de la circulation estivale qui, dans ses grands traits, est assez simple. Le flux humide de sud-ouest pénètre le continent en fonction du gradient de pression et du gradient thermique qui s’installent entre l’océan relativement frais et le désert surchauffé. En altitude, un flux d’est généralisé circule à contre-courant et sert de lit aux perturbations pluvieuses.

5Ce flux d’est, hétérogène, est marqué par deux axes de vent fort : le jet tropical d’est ou JTE, à 150 hPa, venu des confins thibétains et du sud-est asiatique et qui est lié aux anomalies thermiques positives qui surmontent ces régions en été, et à l’intensité de la mousson indienne ; le jet d’est africain ou JEA, résultant principalement de l’inversion du gradient thermique méridien dans les couches moyennes (vers 600 hPa) entre Tchad et Sénégal.

Anomalies pluviométriques et jets d’est

6L’analyse statistique des anomalies réduites des indices pluviométriques soudano-sahéliens (B. FONTAINE, 1981) et des composantes cardinales du vent sur la période sèche 1968-1975 met en évidence l’importance du JEA et du JTE. On a montré que :

7a) les anomalies de vitesse de chacun des deux jets sont en corrélation isobare, mais décorrélées verticalement (pas de corrélation entre JEA et JTE au-dessus d’une même station) ;

8b) durant les mois le plus anormalement secs (resp. pluvieux), le JEA est apparu en moyenne plus rapide à la verticale des 12-15 N (resp. plus lent) et le JTE moins intense (resp. plus intense) sur l’ensemble de l’Afrique occidentale (Fig. 1).

Fig. 1 - Profils composites juin-septembre relatifs aux situations anormalement sèches (------) et pluvieuses (---------------) et coefficients de corrélation linéaire entre les IPZN, IPZS et les anomalies de vitesse du JEA et du JTE estimées au-dessus des cinq stations indiquées. Période 1968-1975.

9c) contrairement au JEA peu lié aux champs de vent, les anomalies de vitesse du JTE au-dessus de la bande sahélienne sont positivement corrélées avec les rentrées de mousson, même lorsqu’on estime ces dernières à partir de données locales situées bien plus au sud (r = 0,54 entre le JTE à Bamako et la composante de sud à Abidjan, par exemple).

Modifications des circulations estivales moyennes entre 1953-1963 et 1968-1975

10A la suite de S. DZIETARA & S. JANICOT (1981) et D. LAM- BERGEON, S. JANICOT & S. DZIETARA (1981), nous appelons circulation cellulaire cohérente une configuration verticale présentant, entre hauts et bas niveaux, des flux moyens de sens opposés et dont les anomalies de vitesse sont corrélées significativement entre elles de façon à évoquer les raccordements verticaux, nécessaires à l’entretien de la structure cellulaire. Cette conception étant impropre à résoudre certains aléas statistiques, nous la complétons en lui adjoignant le concept de Cohésion Verticale des Flux (CVF). La CVF est définie par l’épaisseur de la couche dans laquelle on observe des corrélations synchrones d’anomalies de vitesse sur des niveaux adjacents ; elle estime l’homogénéité en vitesse et la direction des flux dominants.

11Les Fig. 2 et 3 présentent respectivement les profils moyens juillet-août obtenus à partir des composantes zonales ou méridiennes. Les profils 1953-1963 sont en tiretés, les profils 1968-1975 en trait continu. On notera (Fig.2) l’opposition entre hauts et bas niveaux qui évoque l’existence d’une Circulation Cellulaire Zonale (CCZ) sur l’ensemble de l’Afrique occidentale. L’allure des profils méridiens (Fig. 3) plus complexe, évoque soit l’existence d’un simple renversement (Nouadhibou) qu’il faut lier aux flux associés à la Cellule de Hadley de l’hémisphère nord (CHN), soit la superposition de la Cellule de Hadley de l’hémisphère sud (CHS) et au-dessus de la CHN (N’Djamena, Niamey), soit encore la présence de la seule CHS (Abidjan, Douala).

Fig. 2 - Profils moyens de la circulation zonale en juillet-août :
(------) 1953-1975 ; (---------------) 1968-1975.

Fig. 3 - Profil moyens de la circulation méridienne en juillet-août (même légende).

12On observera surtout que, par rapport à la période 1953-1963, les hivernages 1968-1975 sont marqués par un flux de mousson légèrement moins intense sur Niamey et N’Djamena, un JEA globalement plus fort sur les 12-15-N, un JTE moins bien installé sur l’ensemble de l’Afrique occidentale et présentant sur son flanc sahélien une déviation vers le nord plus marquée et sur son flanc équatorial une déviation vers le sud moins marquée.

13Les Tableaux 1 et 2 ont été établis à partir des matrices de corrélation calculées sur les anomalies de vitesse du vent relatives aux deux périodes et des notions introduites au début de ce paragraphe.

Tabl. 1 - Tableau présentant la cohérence des Circulations Cellulaires Zonales (CCZ) et Méridiennes (CCM) sur les deux périodes CHS = circulation liée à la cellule de Hadley de l’hémisphère sud.

Tabl. 2 - Tableau présentant, sur les deux périodes, la Cohésion Verticale des Flux Zonaux (CVFZ) et Méridiens (CVFM) par rapport aux niveaux : 150-200 hPa (a), 600 hPa (b) et 950 hPa (c) ; voir le texte.

14Les sigles des circulations cellulaires (Tabl. 1) n’apparaissent que si elles sont cohérentes. En ce cas, les niveaux les mieux corrélés négativement entre eux sont indiquées et séparés par un point-virgule. Les CVF zonaux (CVFZ) et méridiens (CVFM) ont été calculés par rapport aux niveaux des trois flux dominants : le 150 ou 200 hPa selon la latitude pour le JTE (a), le 600 hPa pour le JEA ou la troposphère moyenne (b), le 950 hPa pour la mousson (c).

15On notera particulièrement pour 1968-1975 : 1) la moindre cohérence cellulaire des circulations zonales et méridiennes à Douala et leur disparition au-dessus de Niamey ; 2) l’apparition de cette cohérence au-dessus de Niamey ; 3) la diminution vers l’ouest de la CVFZ associée au JEA, diminution plus marquée pendant la période sèche ; 4) l’augmentation vers l’ouest de la CVFZ associée au JTE sur les 12-15•N ; 5) l’affaiblissement de la CVFZ associée au flux de mousson.

16Ces résultats sont en accord avec une plus grande hérérogénéité des basse et moyenne troposphères, une plus grande autonomie du JEA sur l’ouest sahélien et avec la disparition locale et/ou la moindre pénétration estivale des circulations cellulaires cohérentes d’extension zonale ou méridienne.

Discussion et conclusion

17Les différences observées entre les deux périodes peuvent être dues à l’imprécision des données et les résultats ne doivent pas être interprétés en termes de simple causalité. Ce qui suit ne cherche donc qu’à proposer quelques hypothèses de travail. Le fait que la corrélation négative « pluies-JEA » ne soit enregistrée qu’à la verticale des 12-15•N et l’inexistence de relations entre JEA et mousson des basses couches invitent à envisager le jet des couches moyennes comme un vecteur d’inhibition pluviométrique opérant à la verticale des régions sahéliennes et qui favorise le cisaillement vertical. D’autres observations (non montrées) militent d’ailleurs en ce sens.

18Les corrélations positives entre, d’une part, les pluies soudano- sahéliennes et le JTE, et d’autre part le JTE et les rentrées de mousson, intéressent une plus vaste échelle spatiale tout en indiquant l’existence de processus jouant dans toute l’épaisseur de la troposphère. La diffluence du JTE constatée et la divergence qui l’accompagne (non montrée ici) renforcent l’ascendance depuis les couches inférieures et l’entretien de la circulation cellulaire par « appel » de mousson et « réponse adiabatique » associée à la libération de chaleur latente (l’énergie latente se transforme en énergie géopotentielle dans la branche ascendante de la cellule) ; les précipitations s’en trouvent renforcées.

19Le pas de temps retenu (le mois) et le petit nombre de stations invitent à considérer les dépendances en termes de rétroactions. Il est vraisemblable d’envisager qu’en occurrence pluvieuse, la plus grande homogénéité verticale de la troposphère liée à la convection, à l’existence de « tours chaudes » puisse rompre l’autonomie du JEA tout en accentuant l’entretien de la circulation cellulaire et la force du JTE qui lui est en partie associée sur l’ouest africain. En occurrence sèche, la plus grande énergie radiative reçue sur le nord Sahel et le plus grand flux de chaleur sensible disponible immédiatement renforcent le gradient méridien moyen de température dans les basses couches sahéliennes, donc la composante thermique du JEA. Ceci accentue l’autonomie du jet qui rompt l’homogénéité de la moyenne troposphère, là où son action de cisaillement peut le mieux s’exercer (Fig. 4 a et b).

Fig. 4 - Schémas proposés à titre d’hypothèse de certains phénomènes synchrones des occurrences sèches (a) et pluvieuses (b).

Bibliographie

Bibliographie

1) CADET D., 1985 : Transport de vapeur d’eau en Afrique de l’ouest pendant l’été 1979. Colloque sur les Recherches Françaises en Météorologie et Télédétection sur le Continent Africain, Palaiseau.

2) DZIETARA S. & S. HANICOT, 1981 : Étude du champ de vent au-dessus de l’Afrique occidentale. Rapport de 3ème année, Météorologie Nationale.

3) FONTAINE B., 1985 : La variabilité des précipitations en domaine sahélien et ses connexions avec la circulation atmosphérique africaine et atlantique. Cahier n° 11 du Centre de Recherches de Climatologie de l’Université de Dijon.

4) FONTAINE B., 1985 : Anomalies pluviométriques et circulation estivale sur la bande sahélienne pendant la sécheresse 1968-1975. Colloque sur les Recherches Françaises en Météorologie et Télédétection sur le Continent Africina, Palaiseau.

5) LAMBERGEON D., S. DZIETARA & S. JANICOT, 1981 : Comportement du champ de vent sur l’Afrique occidentale. La Météorologie, VIème série, n° 25, pp. 69-83.

6) NICHOLSON S.E., 1982 : A climatic perspective. Club du Sahel, Comité Inter-États de Lutte contre la Sécheresse au Sahel.

Table des illustrations

Légende Fig. 1 - Profils composites juin-septembre relatifs aux situations anormalement sèches (------) et pluvieuses (---------------) et coefficients de corrélation linéaire entre les IPZN, IPZS et les anomalies de vitesse du JEA et du JTE estimées au-dessus des cinq stations indiquées. Période 1968-1975.
URL http://books.openedition.org/iheal/docannexe/image/1219/img-1.jpg
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Légende Fig. 2 - Profils moyens de la circulation zonale en juillet-août :(------) 1953-1975 ; (---------------) 1968-1975.
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Légende Fig. 3 - Profil moyens de la circulation méridienne en juillet-août (même légende).
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Légende Tabl. 1 - Tableau présentant la cohérence des Circulations Cellulaires Zonales (CCZ) et Méridiennes (CCM) sur les deux périodes CHS = circulation liée à la cellule de Hadley de l’hémisphère sud.
URL http://books.openedition.org/iheal/docannexe/image/1219/img-5.jpg
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Légende Tabl. 2 - Tableau présentant, sur les deux périodes, la Cohésion Verticale des Flux Zonaux (CVFZ) et Méridiens (CVFM) par rapport aux niveaux : 150-200 hPa (a), 600 hPa (b) et 950 hPa (c) ; voir le texte.
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Légende Fig. 4 - Schémas proposés à titre d’hypothèse de certains phénomènes synchrones des occurrences sèches (a) et pluvieuses (b).
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URL http://books.openedition.org/iheal/docannexe/image/1219/img-8.jpg
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Auteur

C.R.C. ; Université de Dijon, U.A. 909, C.N.R.S.

© Éditions de l’IHEAL, 1989

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