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La pluie au Sahel

De
152 pages
La pluie est un paramètre très fluctuant, à la fois dans l'espace et dans le temps. Ce livre décrit quelques méthodes pour mesurer la hauteur des précipitations, les variations mensuelles et annuelles de celles-ci. Comment les pluies ont-elles varié depuis que des mesures sont faites en Afrique de l'Ouest ? Les variations récentes sont-elles exceptionnelles, ou bien les hommes en ont-ils subies d'aussi importantes durant les derniers
millénaires ?
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Pierre de Félice

LA PLUIE AU SAHEL

L'Harmattan 5-7, rue de l'École Polytechnique 75005 Paris -FRANCE

L'Harmattan Inc. 55, rue Saint-Jacques Montréal (Qc) - CANADA H2Y lK9

Collection Écologie et Agronomie Appliquées dirigée par Richard Moreau

Cette collection, où l'écologie et l'agronomie sont comprises comme des sciences et non comme de simples discours dans l'air du temps, ne se limite à aucune aire préméditée. Elle rassemblera deux types d'ouvrages:

- des -

synthèses qui feront le point des connaissances sur des situations ou des problèmes précis; des études approfondies qui exposeront des hypothèses et des enjeux

autour de questions nouvelles ou cruciales pour l'avenir des milieux naturels et de leurs relations avec l'homme. Elle est dirigée par Richard Moreau, professeur de Microbiologie Appliquée à l'Université de Paris XII (Faculté des Sciences), correspondant national de l'Académie d'Agriculture de France.

Déjà parus

LETOLLE René, BENDJOUDI Hocine. Histoire d'une mer au Sahara. Utopies et politique, 1997. TOUCHART Laurent, LETOLLE René, Grands lacs d'A,fie. 1998.

1999 ISBN: 2-7384-7771-2

@ L'Harmattan,

SOMMAIRE

Introduction Chap. I Chap. II Chap. III Chap. IV Chap. V Chap. VI Chap. VII Conclusion Bibliographie Sigles Symboles Glossaire Table des figures Tables des matières Hors texte, huit images du satellite Météosat Mesure des précipitations Physique des nuages précipitants Description des précipitations La mousson et la circulation générale Quelques phénomènes pluvieux caractéristiques en Afrique de l'Ouest Variation des pluies en Afrique de l'Ouest dans un passé récent Variations des précipitations sur de longues durées

Chap. VIII Conséquences de la sécheresse pour les hommes

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INTRODUCTION

«Quand reviennent les pluies, la nature reverdit et se transforme comme sous l'effet d'une baguette magique. La brousse est inondée de verdure, l'herbe envahit la terre et la couvre d'un manteau d'émeraude émaillé de fleurs sauvages. Tout le pays devient un vaste paradis. Les oiseaux revêtent toutes les couleurs, l'atmosphère vibre de leur mélodieux ramage. Cette exubérance de vie rappelle à l'homme qu'il faut, une fois par an, se consacrer aux travaux des champs. Elle lui rappelle surtout l'omniscience divine. Le ciel prend un aspect terne. Des nuages noirs y tracent des formes bizarres, caricatures pleines d'humour céleste! Des éclairs y zigzaguent en traînées fulgurantes. Furieuse, la nature gronde, souffle... et sur la terre secouée, l'orage jette une voix éternelle - Dieu a-t-il pris refuge ici? La' saison sèche qui succède a, elle aussi, ses côtés pittoresques. Il fait lourd. Le soleil brille avec éclat dans un ciel très bleu et très pur. La terre, lentement se meurt. L'herbe jaunit. Les insectes, depuis le petit criquet vert aux ailes de gaze jusqu'à la grosse mante aux fortes mandibule~, fuient leurs chaudes retraites. La joie des récoltes fait oublier le souci de la sécheresse. Dans chaque case, le grenier se remplit de mil, de maïs, d'arachide, de sésame... » Cette préface de J.B. Seidl à un recueil de contes tchadiens pourrait faire croire que la pluie, l'hivernage (mot bien mal choisi qui signifie la saison des pluies en Afrique de l'Ouest) sont des thèmes importants des contes qui vont suivre. Il n'en est rien. Ces contes comme un très grand nombre de contes
I Seid, J.B. : Au Tchad sous les étoiles, Présence Africaine, Paris.

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africains et beaucoup d'européens disent comment tel ou tel personnage ou animal s'est procuré à manger, et ne disent presque rien du temps qu'il fait. Il serait probablement très long de lire tous les contes africains qui ont été publiés à ce jour. J'en ai parcouru un certain nombre, publiés par des éditeurs spécialisés en littératures africaines, en y cherchant des allusions à la pluie et, plus généralement, au temps. Elles sont remarquablement rares. Dans un recueil Peur on évoque la pluie, l'eau étant un des quatre éléments "mères". Les premières pluies de la saison des pluies sont une semence qui vient remplir et féconder la coupe cosmique que constitue la fleur de nénuphar. On trouve aussi cette croyance où la lune est détentrice des secrets de l'eau. L'auteur, qui semble partager cette idée, la justifie en écrivant que, puisque la lune influe sur le mouvement des vents (il ne dit pas comment) et puisque ce sont ces vents qui amènent la pluie ou la grande chaleur, c'est la lune qui peut apporter la pluie. Les Peuls ne sont pas les seuls à croire à l'influence de la lune sur le temps. On étonnerait bien des habitants des côtes françaises de la Manche et de l'Atlantique si on leur disait que la lune ne gouverne pas le temps, tant ils sont persuadés que, puisque la lune est une des causes principales de la marée, elle doit nécessairement agir sur le temps. J'ai trouvé dans un conte Burkinabé une excellente description du phénomène météorologique le plus violent de l'Afrique de l'Ouest, la ligne de grains. Je l'évoquerai quand je parlerai de ce phénomène (ch. 5). Devant la pauvreté météorologique des contes, je me suis tourné vers les dictons, mais je n'ai pas pu en recueillir beaucoup. On peut les classer en trois catégories: (i) les dictons, aphorismes, etc., qui parlent du temps, mais dont la visée n'est pas météorologique,tel celui-ci: « S'il allait pleuvoir, il n'y aurait pas d'étoiles au ciel », qui va évidemment bien au-delà de la constatation que la pluie vient des nuages,

2 Ba, P. H. : Contes initiatiques

Peuls, Stock. Paris.

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qui devraient cacher les étoiles, ou encore celui-là: « Si on est déjà mouillé, il ne faut pas avoir peur de la pluie»". (ii) ceux qui sont des prévisions du temps à très courte échéance. Ils ont un certain intérêt météorologique mais ils sont fortement liés aux lieux où on les trouve (relief, proximité de la mer, etc.), inconnus de l'auteur, le plus souvent, et n'ont pas un caractère général, je ne les citerai pas. (iii) enfin ceux qui constituent des prévisions à moyenne échéance, comme il en existe un très grand nombre en France tel celui-ci: «Neige de février remplit bien les greniers» auquel une étude statistique a donné quelque vérité, ou encore ceci, venant du Sénégal: «pluie qui commence un vendredi dure la semaine », que les observations ne vérifient pas. Je n'ai recueilli que très peu de dictons de ce type, j'en citerai un au chapitre 5. En cherchant des contes qui parlent de la pluie j'espérais trouver de quoi illustrer mon propos un peu sec, en y faisant entrer la vie des hommes d'Afrique de l'Ouest, vie rythmée par l'alternance saison des pluies - saison sèche. Devant le vide météorologique des contes, on aurait pu parler des pratiques magiques dont le but est d'agir sur le temps et, éventuellement, les comparer à celles qu'on a utilisées parfois dans certaines régions de France. On aurait aussi pu évoquer les pratiques divinatoires, qui se servent des formes des nuages ou de celles des éclairs pour annoncer l'avenir, pas nécessairement météorologique. Cela m'aurait entraîné plus loin que je ne le voulais et, de plus, j'aurais éprouvé une certaine répugnance à faire cela. La terre est aux trois quarts couverte par les océans. C'est l'une des caractéristiques qui la distinguent des autres planètes du système solaire. L'eau est essentielle à la vie telle que nous la connaissons sur la terre. La moitié de la surface de celle-ci est comprise entre les parallèles 30° N et 30° S, et reçoit les deux tiers des précipitations aqueuses tombant sur le globe. Avec la température de l'air, la pluie. est probablement le paramètre le plus important pour caractériser le climat. La
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diminution des pluies au Sahel, depuis vingt-cinq ans environ, a fait prendre conscience au monde entier de l'importance de celles-ci pour les sociétés humaines. Il est assez remarquable que la répartition des pluies sur la terre soit encore mal connue. Ceci vient de ce que la plus grande quantité de celles-ci et notamment des pluies tropicales, qui sont les plus abondantes, tombent sur les océans où on ne les mesure pas, si ce n'est dans quelques îles qui, étant des singularités, ne sont peut-être pas représentatives de ce qui se passe sur l'océan. De plus, les régions tropicales continentales sont en grande partie occupées par des pays en voie de développement où les stations de mesure sont clairsemées et pas toujours fiables. La sécheresse au Sahel a entraîné et entraîne encore de mauvaises récoltes, donc des famines, des migrations et bien d'autres calamités. Mais les pluies ne sont pas seulement nécessaires aux cultures, elles constituent la source principale d'énergie de la circulation atmosphérique. Les changements de phase liquide-vapeur à la surface des océans et vapeur-liquide dans les nuages, permettent l'accumulation et la libération de la chaleur latente* de condensation de la vapeur d'eau. La chaleur (sous forme de chaleur latente) peut être transportée par l'atmosphère, puis libérée par condensation et ainsi entretenir la circulation atmosphérique. La pluie joue aussi un rôle important dans le lavage de l'atmosphère. Les poussières de l'air sont précipitées au sol par les pluies, de sorte qu'elles ne peuvent pas séjourner très longtemps dans la troposphère* ; leur effet climatique à long terme est mal connu. L'absence de pluie dans la stratosphère* a notamment pour conséquence de laisser en place les poussières qui y ont été injectées par les éruptions volcaniques. Ces poussières atténuent le rayonnement solaire atteignant le sol, et peuvent avoir ainsi un effet climatique important si elles sont abondantes. La pluie est une grandeur qui varie beaucoup dans le temps et dans l'espace. En un même lieu, il ne pleut que pendant une faible durée. L'intensité de la pluie, qui est la masse d'eau tombée sur l'unité de surface horizontale dans l'unité de temps, peut varier considérablement en l'espace de quelques minutes 10

ou même de quelques secondes, sur des distances de quelques mètres. Cette extrême variabilité de la pluie rend sa mesure difficile. Les pluviomètres sont décrits dans le premier chapitre. Les pluviomètres totalisateurs, qui sont les plus répandus dans les stations météorologiques, sont mal adaptés à la mesure de la pluie car les lieux où ils sont implantés ne sont pas nécessairement représentatifs de ce qui se passe dans la région qui les entoure. Deux pluviomètres, placés à dix mètres l'un de l'autre, peuvent, après une averse, montrer des totaux de pluie qui diffèrent de trente pour cent et parfois plus que cela. D'autres appareils sont étudiés aujourd'hui pour mesurer la pluie sur tout le globe. Nous en indiquerons brièvement le pnnclpe. Dans le deuxième chapitre on décrit la physique des nuages et on évoque les processus possibles de la formation de la pluie, encore assez mal connus. Le troisième chapitre est consacré à la description des données de pluie, suivie de la description des répartitions moyennes des précipitations en Afrique de l'Ouest, dans l'espace et dans le temps. Une étude cIimatologique, comme celle qui est présentée ici, s'appuie nécessairement sur des séries chronologiques d'observations longues, afin de pouvoir faire subir aux données des traitements statistiques, qui confèrent aux résultats une bonne probabilité de représenter la réalité. Plusieurs auteurs ont publié des atlas de précipitation en Afrique. Les cartes et résultats qui figurent dans ce chapitre sont essentiellement tirés de l'Atlas de Nicholson). Le chapitre quatre est consacré à la description de la mousson et de la circulation générale de l'atmosphère à laquelle sont liées les précipitations. Dans le cinquième chapitre on décrit les phénomènes météorologiques pluviogènes d'Afrique de l'Ouest. Bien des résultats sont encore discutés et le lecteur doit prendre cette partie comme un état d'avancement des recherches dans ce
3 Nicholson. interannual University, S.E., J. Kim and J. Hoopingarner: Atlas ofAfrican rainfall and its ] 988. Department of Meteorology, The Florida State variability. Tallahassee, Florida 32306. USA, 237 p.

Il

domaine, à la date où cet ouvrage est écrit. Nul doute qu'avec la mise en service de nouveaux appareils de mesure évoqués au premier chapitre et, avec l'amélioration des modèles* de circulation générale de l'atmosphère, on ne comprenne de mieux en mieux comment se forme et tombe la pluie sur la terre en général et sur l'Afrique de l'Ouest en particulier. Le chapitre 6 décrit les variations récentes et le chapitre 7 les variations plus anciennes des précipitations et passent en revue quelques explications avancées de ces variations. Ici à nouveau il faut prendre garde que ces explications sont encore discutées et donnent des pistes de recherche plutôt qu'une théorie achevée. Le chapitre 8 tente d'indiquer quelques conséquences de la sécheresse récente pour les hommes du Sahel. Ce livre veut être un ouvrage scientifique et pas ethnologique ou sociologique. Il s'adresse à des non-spécialistes en météorologie qui ont reçu, cependant, une bonne formation. Les termes ou expressions qui n'appartiennent pas au langage courant sont expliqués dans un glossaire, à la fin de l'ouvrage, où ils sont classés par ordre alphabétique. Dans le texte, ces termes ou expressions sont suivis d'un astérisque lorsqu'ils apparaissent pour la première fois ou lorsqu'ils réapparaissent loin de l'endroit où on les a d'abord rencontrés. Les sigles sont répertoriés et explicités à la fin de l'ouvrage dans l'ordre alphabétique de leur version française quand elle existe. On en donne aussi la forme anglo-saxonne. Les symboles utilisés couramment en météorologie et en physique, qu'on rencontre dans cet ouvrage sont explicités et on donne leur valeur. Ce livre est, pour une bonne part, un travail de synthèse d'ouvrages et d'articles parus dans diverses revues françaises et étrangères, de sorte qu'il y figure beaucoup de références. Ces références apparaissent en général dans le texte par le nom du premier auteur (éventuellement le titre de l'ouvrage), suivi d'un nombre. Celui-ci apparaît en bas de page et est suivi de la référence exacte dans la forme qui est recommandée par 12

l'American Meteorological Society: le .ou les auteurs, l'année, le titre de l'article, le titre, abrégé selon l'usage, de la revue, le numéro du volume, les numéros des première et dernière pages; pour un livre, on donne le ou les auteurs, si possible l'année de parution, le titre du livre, l'éditeur, et éventuellement le nombre de pages. Toutes les références de b~s de pages sont rassemblées dans la bibliographie où elles sont classées par ordre alphabétique du premier auteur. Après la bibliographie, on a mis les références de quelques ouvrages qui ne sont pas cités dans le texte mais contiennent une documentation intéressante. Ces titres de livres et thèses sont suivis d'une liste de titres de revues météorologiques à comité de lecture, ce qui garantit une certaine qualité scientifique aux articles qu'elles publient.
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4 Laurent H.., 1988 : Evaluation de la qualité de prévision modèle du CEPMMT, thèse Paris, 177 p.

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Chapitre I

MESURE DES PRECIPITATIONS

Diverses méthodes de mesure des précipitations sont présentées dans ce chapitre. Elles sont de deux types. Les méthodes directes utilisent les pluviomètres qui collectent l'eau de pluie (ou la grêle ou la neige, très rares en Afrique de l'Ouest). Diverses techniques nouvelles d'évaluation de la pluie sont aujourd'hui essayées ou projetées, qui utilisent la diffusion ou l'absorption de certains rayonnements électromagnétiques par les gouttes de pluie. Quelques unes de celles-ci seront décrites. Les méthodes indirectes d'évaluation des précipitations sont nombreuses et surtout utilisées par les paléoclimatologistes : niveaux des lacs, anciens lits de rivières, pollens fossiles révélant la flore passée, etc. Certaines d'entre elles sont évoquées à la fin du chapitre 7 consacré aux paléoclimats. Les pluviomètres recueillant l'eau de pluie Les appareils de ce type servent à évaluer la masse d'eau tombée à travers l'unité de surface horizontale dans des laps de temps donnés. Cette masse d'eau s'évalue en hauteur de pluie, qui est l'épaisseur de la nappe d'eau que produiraient les précipitations dans ce laps de temps, à la surface d'un sol horizontal (après fusion de la glace éventuelle) et en l'absence' de perte par infiltration ou évaporation. On suppose implicitement que la masse volumique de l'eau est de 1 000 kg/m3. Si ôP est la hauteur de la pluie recueillie en un lieu, dans l'intervalle de temps (t, t + ôt), la limite de ôP/ôt, lorsque ôt tend vers zéro, définit l'intensité des précipitations au temps

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t, dans ce lieu. Cette intensité fluctue rapidement dans le temps et les pluviomètres généralement utilisés ne permettent pas de la déterminer. Sa connaissance peut cependant être très utile, en particulier en matière de voirie, lorsqu'il s'agit, par exemple, de calculer les diamètres des égoûts destinés à évacuer l'eau de pluie dans une ville. Dans la plupart des stations météorologiques il est fait deux observations par jour, à 06 et 18 UTC, c'est-à-dire pratiquement à 06 et 18 heures, temps de Greenwich. Les pluviomètres (Fig. 2) sont constitués par un récipient A, surmonté d'un entonnoir B, terminé à sa partie supérieure par une bague cylindrique C à bord vif, délimitant un cercle de surface S bien définie et pratiquement invariable, de l'ordre de 0,02 à 0,03 m2. Ce cercle doit être horizontal. Si V est le volume d'eau recueilli dans le récipient A, la hauteur P de pluie est P =V/S. La mesure de P se ramène ainsi à celle de V qui se fait à l'aide d'une éprouvette graduée de telle sorte qu'on y lise directement P, à 0,1 mm près en général. Le récipient vidé est remis en station après la mesure. c

Figure

2

Coupe verticale schématique d'un pluviomètre totalisateur

A

Des expériences, dans lesquelles on comparait l'eau recueillie dans un lac d'environ 3 km de diamètre et dans des pluviomètres situés autour du lac et en son milieu, ont montré que les hauteurs de pluie fournies par ces pluviomètres étaient toujours! inférieures à celles fournies par le lac, la différence variant de 4 à 13 pour cent. On en conclut que le pluviomètre donne 16

toujours une valeur par défaut, pouvant atteindre 10 pour cent. Dans les régions d'accès difficile, montagneuses ou désertiques, on place des pluviomètres à grande capacité, qui ne sont visités qu'à des intervalles de l'ordre d'une semaine, un mois, et parfois plus. Pour diminuer les pertes d'eau par évaporati.on dans le récipient, on emploie un entonnoir d'où l'eau s'écoule par un petit orifice et on place le récipient à l'intérieur d'un cylindre calorifugé qui atténue l'échauffement diurne. Lorsque l'intensité de la pluie est grande, ce qui peut arriver dans les orages, en particulier dans les régions tropicales, l'entonnoir ne débite pas assez et une partie de l'eau est perdue par débordement. Il arrive aussi que le récipient soit trop petit pour contenir toute l'eau tombée entre deux mesures. Il arrive parfois que ces pluviomètres à grande capacité qui ne sont visités qu'à de longs intervalles soient détériorés par des personnes qui ne comprennent pas l'intérêt des mesures. On est obligé souvent, soit de camoufler les pluviomètres comme cela a été fait sur le Mont Cameroun avec un succès mitigé, soit de les placer dans une enceinte difficilement franchissable, comme Electricité de France le pratique dans certains sites alpins. Le pluviomètre enregistreur ou pluviographe permet d'accéder à l'intensité moyenne de la pluie sur des intervalles de temps relativement courts. Le plus répandu des pluviomètres enregistreurs est le pluviomètre à augets basculeurs. L'instrument est constitué d'un entonnoir dont la bague supérieure est plus grande que celle des pluviomètres totalisateurs usuels, surmontant un récipient (Fig. 3) divisé en deux augets égaux pouvant tourner autour d'un axe horizontal, situé au-dessous de son centre de masse. Son mouvement est limité par deux butées de sorte qu'il ne peut prendre que deux positions stables A et B. L'auget en position haute reçoit l'eau recueillie par l'entonnoir. Lorsque la masse de l'eau recueillie atteint une certaine valeur correspondant à une hauteur de pluie de 0,1 mm, le recipient bascule, l'auget se vide, l'autre auget vient en position haute et ainsi de suite. Chaque basculement provoque le déplacement vers le haut d'une plume écrivant sur un 17