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Lutte antiérosive

Thème 2. Influence de la LAE sur la dynamique de l'eau : de la parcelle au bassin versant

Caractéristiques des fortes pluies et des cyclones sur les Antilles. Perspectives en liaison avec le réchauffement climatique

Reyal Max

Résumé

Le but de l’exposé est de présenter les caractéristiques des fortes pluies des Antilles à l’origine de dégâts tels que inondations, glissements de terrain, forte érosion des sols.
• Une première partie présente rapidement les caractéristiques générales de la circulation atmosphérique des Antilles, les saisons, les perturbations intéressant la zone telles que les cyclones mais également les ondes tropicales, les perturbations pluvieuses d’inter-saison, ces deux derniers types de perturbations pouvant générer (on l’oublie parfois) des quantités de pluies plus importantes que les cyclones.
• Une deuxième partie donne quelques éléments statistiques concernant les pluies : normales, cumuls extrêmes, durées de retour de cumuls extrêmes, de même que quelques éléments statistiques sur les cyclones (période de survenance, pic de saison, durée de retour en fonction de l’intensité du cyclone, etc …).
• Une troisième partie fera le point sur ce qu’on peut dire pour la zone Caraïbes quant aux effets du réchauffement climatique sur les caractéristiques des cyclones et des pluies extrêmes.

The objective of this paper is to present characteristics of cyclonic rainfalls at the origin of erosion, floods and mass movements in the French West Indies.
In the first part the general conditions of atmospheric circulation are presented: seasons, cyclones but also tropical storms and inter seasonal rainstorms which can produce more quantity of rains as cyclones.
Then, some statistical characteristics of rains will be presented: normal and maximal values, frequencies, period of cyclones occurrence and intensities.
Finally, we will conclude about the influence of climate change in the Caraibe area on the characteristics of cyclones, hurricanes & other strong rainstorms.

Texte intégral

1. Caractéristiques générales des pluies aux Antilles

1.1. Généralités

1Il est connu que les pluies tropicales sont généralement plus importantes en quantité et en général plus intenses que celles des latitudes tempérées.

2Il pleut par exemple environ 650 mm en moyenne à Paris, 723 mm à Nîmes (dont 120mm en octobre) contre environ 2000 mm sur un site comparable de basse altitude comme celui de l’aéroport du Lamentin en Martinique.

3En dépit de cumuls annuels en général plus faibles, on observe parfois dans certaines régions tempérées comme les régions méditerranéennes soumises plus fréquemment aux pluies convectives, des fréquences de forte intensité de pluie du même ordre de grandeur que celle des latitudes tropicales. Par exemple, les fortes pluies à durée de retour de 5 ans sont :

  • à Nîmes : 71mm (soit 71 litres/m2) en 3h et 82mm mm en 6h

  • à Fort-de-France (Martinique), 90 mm en 3h et 120 mm en 6h.

4Avec une durée de retour de 10 ans, on enregistre :

  • à Nîmes 90 mm en 3h et 109 mm en 6h

  • à Fort-de-France 105 mm en 3h et 140 mm en 6h.

1.2. Variabilité spatio-temporelle des pluies tropicales : relief, convection, averses, orages, tornades

5Une caractéristique importante des pluies aux Antilles est la forte variabilité spatiotemporelle du fait :

  • du relief souvent accentué pour les îles montagneuses (Sainte-Lucie, Dominique, Martinique, Guadeloupe pour les Petites Antilles, Grandes Antilles)

  • de la nature le plus souvent convective des pluies, provenant donc de nuages dit convectifs. Ces nuages à fort développement vertical mais de faible dimension horizontale donnent des pluies sous forme d’averses qui ne concernent le plus souvent que des régions limitées contrairement aux pluies de type stratiforme plus classiques dans les pays de climat tempéré (pluies plus régulières dans le temps et l’espace). Les plus actifs de ces nuages convectifs présentent un très fort développement vertical (jusqu’à plus de 15 km d’altitude) et génèrent alors des orages. Les plus violents de ces orages sont susceptibles de provoquer des tornades ou des trombes marines.

6La figure 1 montre la position des deux îles françaises de la Guadeloupe et de la Martinique et donne une idée de leurs dimensions ainsi que les reliefs

7La figure 2 indique le schéma de la convection classiquement forcée au vent des reliefs. Elle se manifeste par des cumuls de pluie plus importants sur les flancs Est des reliefs aux Antilles du fait des vents dominants d’alizé venant de l’Est.

Figure 1 : Position de la Guadeloupe et de la Martinique et dimension spatiale de ces deux îles

Figure 2 : schématisation d’un nuage convectif et de la convection forcée au vent du relief

Figure 3 : Pluviosité moyenne annuelle en Guadeloupe (en mm) sur la période 1971-2000

Figure 4 Pluviosité moyenne annuelle en Martinique (en mm) sur la période 1971-2000

8Les figures 3 et 4 représentent la cartographie de la pluviosité moyenne annuelle en Guadeloupe et Martinique et la nette corrélation entre relief et cumuls moyens annuels de pluie.

1.3. Les saisons

9La saison des cyclones ou saison des pluies va de juillet à novembre. Les mois de février et mars constituent le cœur de la saison sèche ; les épisodes pluvieux importants y sont extrêmement rares. Entre les deux, existent des périodes de transition.

10La figure 5 schématise les phénomènes météo (orages, cyclones etc..) susceptibles de se produire en fonction de la période de l’année.

Les fortes précipitations, les épisodes pluvieux en Guadeloupe

Les fortes précipitations, les épisodes pluvieux en Guadeloupe

Figure 6 : nombre d’épisodes fortement pluvieux en Guadeloupe sur la période 1971-2000

Figure 7 : cumuls moyens mensuels de pluie (normales) en mm sur deux sites en Guadeloupe : Raizet (plaine) et St Barth (site côtier sec)

11La figure 6 ci dessus visualise la répartition durant l’année du nombre d’épisodes de fortes pluies avec plus de 100mm/24h hors sites de montagne sur au moins 3 postes de la Guadeloupe hors région montagneuse sur la période 1971-2000.

12La figure 7 indique les cumuls moyens de deux stations en Guadeloupe : Le Raizet Aéroport (site de plaine « continental ») et la Désirade Météo (site côtier sec). On constate que le mois de mai, même si il n’est pas très pluvieux en moyenne, connaît un nombre très important d’épisodes de fortes pluies, supérieurs à des mois de saison des pluies. Cela veut dire que les pluies, quand elles tombent, sont plus intenses en moyenne. Ce mois de mai a donc des caractéristiques spéciales : il est globalement assez sec mais il engendre aussi des épisodes de pluies dangereux tout aussi fréquemment voire plus que les mois de saison des pluies.

13Durant les mois de saison des pluies d’août à novembre, les pluies sont logiquement plus fréquentes, avec de plus forts cumuls mensuels, mais avec en général des intensités de pluies moins importantes en moyenne que mai. Les épisodes de fortes pluies sont rares en saison sèche avec un seul cas en février de 1971 à 2000 (7 février 1991 avec chute de grêle au Raizet).

14Il serait plus intéressant d’effectuer des statistiques non pas mensuelles, mais par décade car des changements de temps importants se produisent en cours de mois.

1.4. Les perturbations potentiellement fortement pluvieuses intéressant les Antilles

15Les ondes tropicales ou d’Est (du fait de la nature ondulatoire des vents et du déplacement d’est en ouest) sont les perturbations potentiellement fortement pluvieuses de la saison des pluies aux Antilles. Elles sont issues des lignes de grains africaines. On en observe en moyenne entre 50 et 70 dans une année sur une vaste zone de l’Atlantique tropical entre l’Afrique et les Antilles (cf figure 8 qui montre 4 ondes tropicales matérialisées par le trait rouge) mais seules 10 à 12 d’entre elles donnent en moyenne de forts épisodes pluvieux sur les Antilles Françaises durant une année.

16Les plus actives des ondes tropicales se transforment en cyclones, terme générique désignant les perturbations tourbillonnaires des latitudes tropicales générant des vents forts (tournant autour du centre de basse pression) des fortes pluies, de la forte houle et marée de tempête. Les figures 16 et 17 page 13 montrent la structure d’un cyclone. Ces derniers donnent en général les intensités et les cumuls de pluie les plus importants mais une onde tropicale forte peut donner des intensités et des cumuls plus importants qu’un ouragan. On observe en moyenne 10 cyclones sur l’Atlantique tropical, une très grande majorité provenant du renforcement d’ondes tropicales.

17La durée de retour du passage d’un cyclone (à partir du stade de tempête tropicale) à moins de 150 km de la Guadeloupe ou de la Martinique est de l’ordre de 3 ans.

Figure 8 : quatre « ondes tropicales » (perturbation classique de saison des pluies) matérialisées par les traits rouges

Figure 9 : le cyclone Dean le 19 août 2007 avec des vents de plus de 200 km/h

18La figure 9 montre le cyclone Dean le 19 août 2007, 48h après son passage sur les Antilles Françaises au stade d’ouragan avec des vents moyens de plus de 200km/h.

19Enfin, il ne faut pas oublier les perturbations d’intersaisons qui sont susceptibles de donner des fortes intensités et des cumuls importants. Ces mois d’intersaisons potentiellement dangereux le sont d’autant plus que les cumuls de pluies sont moins importants en moyenne mais avec une forte variabilité d’une année à l’autre, cette forte variabilité temporelle pouvant conduire à un relâchement de la vigilance. Exemple, du 30 avril au 6 mai 2009, une perturbation a donné en Martinique des cumuls de pluie exceptionnels de près de 600mm en 6 jours (durées de retour supérieures à 50 ans), essentiellement en deux fois 24h, près 300mm dans la nuit du 30 avril au 1er mai et près de 300mm à nouveau le 5. On a enregistré des intensités exceptionnelles de près de 250 mm en 3h comparables à celle pouvant être générée dans les cyclones. Tout ceci est à rapprocher d’une normale mensuelle de l’ordre de 200mm.

20Ceci donne une idée des intensités de pluie pouvant être générées par les perturbations hors cyclone. On peut également citer mai 2004 en Haïti où des pluies diluviennes ont provoqué des milliers de morts. Durant ce même mois de mai, la Martinique a subi des pluies très importantes durant près de 10 jours. Le mois de novembre est également propice aux fortes intensités hors cyclones : le 27 novembre 1999 on relève en Martinique jusqu’à 87 mm en 1h, 162 mm en 3h, 291 mm en 12 h et 293mm en 24 h.

2. Eléments statistiques concernant les pluies et fortes pluies aux Antilles

2.1. Cumuls de pluies mensuels moyens aux Antilles Françaises

21Le terme consacré est la normale mensuelle. Ce tableau visualise la variabilité des pluies sur 4 sites d’un territoire exigu comme la Martinique qui ne fait que 1100 km2. Les cumuls varient d’un facteur 4 pour des sites distants de moins de 30 km. Est aussi inclus le site particulièrement pluvieux de haute altitude de Guadeloupe qui connaît la même forte variabilité spatiale des pluies que la Martinique. Il s’agit du poste de la Soufrière Dent-de-l’Est à 1450m d’altitude.

Tableau 1 : normales des pluies mensuelles sur 4 sites de la Martinique et 1 site très pluvieux de montagne de la Guadeloupe

Tableau 1 : normales des pluies mensuelles sur 4 sites de la Martinique et 1 site très pluvieux de montagne de la Guadeloupe

2.2. Caractéristiques des intensités de fortes pluies

22L’intensité est un paramètre important pilotant les conséquences des fortes pluies : érosion, inondation, glissement de terrain. Il est clair que 100mm tombés en 10 jours n’ont pas les mêmes conséquences que 100mm tombés en 1h.

23Les pluies précédemment tombées sont également à prendre en considération : 100mm tombés sur sol sec n’ont pas les mêmes conséquences que 100mm tombés 24h après 300mm. La durée de retour est le paramètre le plus utilisé pour caractériser la fréquence des pluies intenses cumulées sur des pas de temps en général de 1h à plusieurs jours. Il s’agit de la période de temps moyenne qui sépare la survenance de la valeur. La nature des sols est également à prendre en compte entre ruissellement et infiltration. Exemple, la tempête tropicale Jeanne en septembre 2004 n’a pas eu les mêmes effets en Guadeloupe et en Haïti pour des cumuls et intensités de pluies similaires.

24Le tableau 2 donne les durées de retour pour un cumul sur 24 h de 5, 10, 20, 30, 50 et 100 ans pour les mêmes sites du tableau 1. Par exemple, pour le site de Morne Rouge, la durée de retour pour un cumul de 244mm en 24h est de 20 ans.

Tableau 2 : durées de retour des cumuls en 24h pour 3 sites de la Martinique et 1 site de la Guadeloupe

Tableau 2 : durées de retour des cumuls en 24h pour 3 sites de la Martinique et 1 site de la Guadeloupe

25Mais il est souvent nécessaire de descendre à des pas de temps de cumul inférieurs à 24h pour qualifier les fortes pluies du fait en particulier de la taille (souvent petite) et de la réactivité des bassins versants des îles des Antilles.

26Les figures ci-dessous 10 à 13 indiquent les durées de retour pour des pas de temps de cumuls allant de 6 minutes à 4 jours pour les sites déjà cités : 3 sites de la Martinique - un site de montagne mais un peu sous le vent (Morne des Cadets), un site côtier relativement sec (Caravelle), un site intermédiaire de plaine (aéroport du Lamentin), un site de montagne très pluvieux de haute altitude en Guadeloupe (La Soufrière Dent de l’Est).

Figure 10 TRINITE Caravelle. Période 1964-1987. Courbes hauteur-durée pour différentes durées de retour théoriques (et valeurs observées)

Figure 11 LE LEMANTIN Aéroport. Période 1955-1993.
Courges hauteur-durée pour différentes durées de retour théoriques (et valeurs observées)

Figure 12 F. St DENIS M. des Cadets. Période 1966-1993.
Courbes hauteur-durée pour différentes durées de retour théorique (et valeurs observées)

Figure 13 DENT DE L’EST-SOUFRIERE-1983 (12 ans)
Courbes hauteur-durée pour différentes durées de retour théoriques et valeurs observées

5. Evolutions prévisibles compte tenu du réchauffement climatique

5.1. Généralités

27En préambule, il faut savoir que la confiance dans la prévision climatique à long terme est moindre s’agissant de la pluie que s’agissant des températures.

28Avant d’essayer de dégager une tendance sur une longue période, il est nécessaire de s’assurer de la cohérence des mesures utilisées et de disposer de données de qualité dites homogénéisées au risque d’avoir des conclusions faussées. C’est l’objectif de la procédure d’homogénéisation des données qui est utilisée à Météo-France. Les postes les plus représentatifs sont sélectionnés, pour ensuite détecter les éventuelles ruptures chronologiques et éliminer les valeurs aberrantes. Une fois les anomalies filtrées, des corrections sont appliquées pour corriger ces ruptures et conduire à des séries homogénéisées débarrassées des signaux parasites non représentatifs de l’évolution climatique.

5.2. Les pluies

5.2.1 Observations :

29Au cours de la période 1965-2005, on a observé une augmentation des pluies de l’ordre + 3 % en moyenne en Martinique, ce qui n’est pas significatif. En Guadeloupe, le travail est en cours pour homogénéiser les données et ainsi calculer une tendance. Celle ci semble toutefois être à une baisse des précipitations.

5.2.2 En prévision :

30Il est attendu des pluies, toutes origines confondues, un peu moins fréquentes en moyenne sur les Antilles, mais avec des intensités plus fortes du fait de l’augmentation des températures.

5.3. Activité cyclonique

5.3.1 Observations :

31Aucune tendance claire ne se dégage quant au nombre de cyclones tropicaux qui se forment chaque année sur l’ensemble du globe et il est difficile de retracer avec certitude une évolution à long terme, surtout avant 1970.

32Concernant la région des Antilles, il est actuellement difficile de détecter, dans la climatologie des cyclones sur l’Atlantique nord tropical, un signal d’augmentation de l’activité depuis plusieurs décennies. En effet, les bases de données ne sont pas assez fiabes et souffrent du manque d’homogénéité du aux évolutions technologiques. On détecte plus de cyclones actuellement avec des moyens plus sophistiqués dont les produits satellite nouvelle génération issus de capteurs plus performants embarqués à bord des satellites. Il faut donc faire attention à des conclusions hâtives. Même s’il est notable que depuis 1995, cette activité est en progression, cela serait plus vraisemblablement dû à la variabilité d’un cycle naturel de l’ordre de 20/25 ans (cf figure 14). La figure 15 montre un nombre de cyclone sur l’ensemble du globe à peu près constant.

Figure 14 : nombre annuel de cyclones sur l’atlantique tropical et moyenne glissante sur 5 et 10 ans

Figure 15 : nombre annuel de cyclone sur l’ensemble des bassins cyclonique de la planète entre 1989 et 2006

5.3.2 Prévisions :

33La hausse des températures pourrait vraisemblablement favoriser des cyclones tropicaux un peu plus intenses en force de vent et en précipitations, mais pas forcément en nombre.

34On retiendra surtout que les conséquences en termes d’activité cyclonique devraient être complexes avec peut-être peu de changements globaux mais des évolutions régionales diverses (déplacement des trajectoires ou des zones de cyclogénèse) en fonction d’autres facteurs tels que les changements de vents d’altitude (importance du cisaillement) ou des courants marins (variation dans le Gulf Stream)

Figure 16 : schématisation et définition des termes concernant les cyclones tropicaux (dépression et tempête tropicale, ouragan)

Figure 17 : coupe verticale d’un cyclone tropical

Table des illustrations

Légende Figure 1 : Position de la Guadeloupe et de la Martinique et dimension spatiale de ces deux îles
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Fichier image/jpeg, 160k
Légende Figure 2 : schématisation d’un nuage convectif et de la convection forcée au vent du relief
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Légende Figure 3 : Pluviosité moyenne annuelle en Guadeloupe (en mm) sur la période 1971-2000
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Légende Figure 4 Pluviosité moyenne annuelle en Martinique (en mm) sur la période 1971-2000
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Légende Figure 5
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Titre Les fortes précipitations, les épisodes pluvieux en Guadeloupe
Légende Figure 6 : nombre d’épisodes fortement pluvieux en Guadeloupe sur la période 1971-2000
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Légende Figure 7 : cumuls moyens mensuels de pluie (normales) en mm sur deux sites en Guadeloupe : Raizet (plaine) et St Barth (site côtier sec)
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Légende Figure 8 : quatre « ondes tropicales » (perturbation classique de saison des pluies) matérialisées par les traits rouges
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Légende Figure 9 : le cyclone Dean le 19 août 2007 avec des vents de plus de 200 km/h
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Titre Tableau 1 : normales des pluies mensuelles sur 4 sites de la Martinique et 1 site très pluvieux de montagne de la Guadeloupe
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Titre Tableau 2 : durées de retour des cumuls en 24h pour 3 sites de la Martinique et 1 site de la Guadeloupe
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Légende Figure 10 TRINITE Caravelle. Période 1964-1987. Courbes hauteur-durée pour différentes durées de retour théoriques (et valeurs observées)
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Légende Figure 11 LE LEMANTIN Aéroport. Période 1955-1993.Courges hauteur-durée pour différentes durées de retour théoriques (et valeurs observées)
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Légende Figure 12 F. St DENIS M. des Cadets. Période 1966-1993.Courbes hauteur-durée pour différentes durées de retour théorique (et valeurs observées)
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Légende Figure 13 DENT DE L’EST-SOUFRIERE-1983 (12 ans)Courbes hauteur-durée pour différentes durées de retour théoriques et valeurs observées
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Légende Figure 14 : nombre annuel de cyclones sur l’atlantique tropical et moyenne glissante sur 5 et 10 ans
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Légende Figure 15 : nombre annuel de cyclone sur l’ensemble des bassins cyclonique de la planète entre 1989 et 2006
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Légende Figure 16 : schématisation et définition des termes concernant les cyclones tropicaux (dépression et tempête tropicale, ouragan)
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Légende Figure 17 : coupe verticale d’un cyclone tropical
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Auteur

Direction Inter-régionale de Météo France aux Antilles-Guyane
Courriel : max.reyal@meteo.fr

© IRD Éditions, 2012

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