SCHEMAS CONVECTIFS DANS LE MODELE CLIMATIQUE REGIONAL MAR ET VRAISEMBLANCE DES CHAMPS DE PRECIPITATIONS OUEST-AFRICAINS

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Extrait

UNIVERSITE FHB DE COCODY-ABIDJAN (CÔTE D’IVOIRE)
UNIVERSITE CATHOLIQUE DE LOUVAIN-LA-NEUVE (BELGIQUE)
THESE
pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITE FHB DE COCODY-ABIDJAN
Spécialité : CLIMAT TROPICAL ET ENVIRONNEMENT
présentée par
Fidèle YOROBA
Diplômé d’Études Approfondies
SCHÉMAS CONVECTIFS DANS LE MODÉLE CLIMATIQUE
RÉGIONAL MAR ET VRAISEMBLANCE DES CHAMPS DE
PRÉCIPITATIONS OUEST-AFRICAINS
Soutenue le, 05 Décembre 2012 devant le jury composé de :
Mr. TENON Jules Professeur, Université FHB Président
de Cocody (Côte d’Ivoire)
Mr. ASSAMOI Paul Professeur, Université FHB Directeur
de Cocody (Côte d’Ivoire)
Mr. SCHAYES Guy Professeur, Université Co-directeur
Catholique de Louvain (Belgique)
Mr. DIEDHIOU Arona Directeur de Recherche, Rapporteur
IRD, Grenoble (France)
Mr. KOUADIO Georges Maître de Conférences, Ecole Normale Rapporteur
Supérieure d’Abidjan (Côte d’Ivoire)
Mr BOUO Bella Maître de conférences, Université Examinateur
Nangui Abrogoua (Côte d’Ivoire)
Mr. DIAWARA Adama Maître-Assistant, Université FHB Examinateur
de Cocody (Côte d’Ivoire)
Préparée au Laboratoire de Physique de l’Atmosphère et de Mécanique des Fluides (LAPA-MF)
et au Centre de Recherche sur la Terre et le Climat G. Lemaître (TELCLIM)2i
Á mes parents,
Á Dénise et SamuellaRemerciements
Je tiens tout d’abord à remercier le Professeur ASSAMOI Paul qui a assuré la direction
et le suivi de cette thèse. Je lui suis reconnaissant de m’avoir accueilli au Laboratoire de
Physique de l’Atmosphère et de Mécanique des fluides. Il a su faire preuve de patience et
grâce à lui, j’ai énormément appris sur les plans scientifique et méthodologique.
Je dis également un grand merci au Professeur Guy SCHAYES, co-directeur de cette
thèse, qui m’a suivi durant toutes ces années, lors de mes séjours à l’Université Catholique
de Louvain (UCL). Grâce à lui, j’ai bénéficié d’un cadre de travail optimal : le Centre de
Recherche sur la Terre et le Climat G. Lemaître (TELCLIM, Chemin du cyclotron 2, 1348
Louvain-la-Neuve/Belgique).Sesremarquespertinentes etsonaidem’ontététrèsprécieuses.
Il a aussi pris le temps de développer quelques programmes sous IDL, me permettant ainsi
de découvrir et d’apprécier ce logiciel.
Je remercie aussi vivement le Professeur Jean-Pascal Van YPERSELE d’avoir accepté
de suivre cette thèse et de signer tous les documents administratifs relatifs à mes séjours à
l’UCL.
Je remercie le Docteur DIAWARA Adama, encadrant enthousiaste, pour son esprit d’ou-
verture et sa grande connaissance de la modélisation. Il a pris énormément de son temps à
l’orientation de ce travail, à la recherche des données et à l’explication de certaines notions
scientifiques qui dans les débuts de thèse, me paraissaient subtiles.
Je suis également reconnaissant au Professeur TENON Jules, Directeur du Laboratoire
de Cristalographie, qui a accepté de présider le jury de soutenance de cette thèse malgré ses
énormes occupations.
Je remercie vivement Monsieur Arona DIEDHIOU, Directeur de Recherche à l’IRD de
Grenoble(France),pourl’attentionqu’ilabienvouluporteràcetravaildethèseenacceptant
d’être rapporteur. Ses remarques m’ont été utiles et je le remercie pour sa disponibilité à
mon égard.
iiRemerciements iii
J’adresseaussitousmesremerciements àMonsieurGeorgesKOUADIO,MaîtredeConfé-
rences à l’École Normale Supérieure d’Abidjan, pour avoir accepté de juger ce travail en
qualité de rapporteur.
Mesremerciementsvontégalementàl’endroitdeMonsieurBOUOBella,MaîtredeConfé-
rences à l’Université Nangui Abrogoua d’Abodo-Adjamé, pour avoir accepté de juger ce tra-
vail enqualité d’examinateur. Ses remarques ontété pertinentes et m’ont permis d’améliorer
ce manuscrit.
Endehorsdelarecherche, lathèseestaussiunexerciced’écritureetdeprogrammation.Á
cesujet,jeremerciePierreBARRIAT,lesDocteursEmilieVANVYVEetXavierFETTWEIS
pour leurs aides, leurs conseils avisés et leurs soutiens.
Plusieurs conseils et assistances d’une grande importance concernant le modèle MAR,
m’ont été prodigués par le Docteur Hubert GALLÉE. Je lui adresse mes très sincères remer-
ciements.
JeprofiteaussipoursaluerlesautresenseignantsduLAPA-MF:ProfesseursOCHOUDel-
fin, Aman ANGORA, KOBEA Arsène, VAFI Doumbia, OBROU Kouadio Olivier, SACKO
Aboubacar, KOUADIO Yves et les Docteurs IROPLO Clack, KOFFI Firmin, KONARE
Abdourahamane, ZAHIRI Pascal, BAMBA Ibrahim, BEDOU Abdoudramane, KOUASSI
Komenan Benjamin et TOUALY Elisée.
Petit message aux thésards KOFFI Kadjo Augustin, BAMBA Bakary, MENE Medard,
ZOUNGRANAYacoubaettouslesautres:«Lenidd’unoiseauestfaitd’herbessansvaleurs
et pourtant, à ses yeux, c’est son plus grand trésor!». Alors courage, car le chemin est long
certes, mais on y arrive bien!.
Bien sûr, un grand merci à mes parents, à mes frères et soeurs et à mes amis (si vous
n’étiez pas là, ce serait vraiment triste). Et aux autres membres de ma famille, qui furent,
sont et seront.
La thèse est inévitablement ponctuée de moment de doute. Aussi, je remercie Dénise
et ma petite Grâce Samuella pour leurs soutiens indéfectibles, pour leur compréhension et
surtout, pour leur patience.
Merci donc à vous tous pour ce que vous êtes et ce que vous n’êtes pas, pour ce que vous
m’avez offert ou pas, parce que c’est grâce à vous et à la croisée de nos chemins que, pas
après pas, marche après marche, je me rappelle qui je suis.
Puissent nos âmes s’épanouir dans la joie, l’amour, l’harmonie et la sérénité.
Merci à la Vie.Table des matières
Remerciements ii
Liste des Acronymes vii
Introduction générale 1
1 Cadre de l’étude 7
1.1 Cadre géographique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.1.1 Présentation du domaine de simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.1.2 États de surfaces continentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.1.2.1 Topographie de l’Afrique de l’Ouest . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.1.2.2 Répartition de la végétation de l’Afrique de l’Ouest . . . . . . . . . 9
1.2 Mousson africaine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2.1 Généralité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2.2 Présentation des éléments clés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2.2.1 Dynamique de la mousson africaine . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2.2.2 Systèmes convectifs de méso-échelle (MCS) . . . . . . . . . . . . . . 15
1.2.3 Présentation des mécanismes clés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.2.3.1 Gradient de température . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.2.3.2 Conditions de surfaces continentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.3 Variabilité et aspect moyen de la pluviométrie ouest-africaine . . . . . . . . . . . . . 18
1.3.1 Variabilité pluviométrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.3.2 Cumuls et répartition des précipitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.3.3 Cycle saisonnier des précipitations ouest-africaines . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.4 Éléments clés de la pluviométrie ouest-africaine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.4.1 Front InterTropical (FIT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.4.2 Températures de surface (SST) sur l’océan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.4.3 Énergie Statique Humide (ESH) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.5 Convection nuageuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.5.1 Généralité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.5.2 Thermodynamique d’une particule d’air nuageuse . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.5.3 Stabilité locale de l’atmosphère . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
ivTABLE DES MATIÈRES v
1.6 Paramétrisation de la convection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.6.1 Historique des idées . .