Variabilité intra-saisonnière de la pluie - PPR FTH-AC

La Variabilité intra-saisonnière de la pluie au
dessus du golfe de guinée et en Afrique
Centrale
P.H Kamsu-Tamo1,2,3,S. Janicot1, D. Monkam3
1LOCEAN-IPSL/IRD/UPMC,
Paris, France
2LAMEPA, Univ. de Yaoundé I, Yaoundé, Cameroun
3LPA, Univ. de Douala, Douala, Cameroun
Journée Scientifique PPR FTH-AC
“Changements globaux, biodiversité et santé en zones forestières d’Afrique Centrale”
Yaoundé le 25 Mars 2015
Les facteurs climatiques
La latitude
La végétation
Le relief
L’hydrologie
Les climats d’Afrique
Africa map of the Köppen-Geiger
climate classification (Peel et al, 2007)
http://www.meteonature.com/index/index.php?option=com_content&view=article&id=92:le-climat
•
Le climat équatorial
•
Le climat de savane
•
Les moussons:
:
T°C élevée,
pluies continues - Couvert végétale varié
(Herbacées, buissons et arbustes, arbres ~ 50 m
de ht) - Animaux de petites tailles
:
saison sèche
longue, T°C très élevée – vastes étendues
d’herbes et de buissons, arbustes, moins
d’animaux, mais de plus grosse taille
saison de pluie liée au flux
de masse d’air océanique et saison sèche lié au
flux de masse de continentale
Plan
1. Introduction et Motivations
2. Données et Méthodes
3. Résultats Obtenus
i. Les modes de variabilité de la convection
ii. La prévisibilité des modes de variabilité
(représentativité, potentiel d’utilisation)
4. Conclusion
4
Cycle Annuel moyen des précipitations
Couleur :Pluie -TRMM (mm/j)
Vecteur : Vent horizontal à
925 hPa (m/s)
Cycle Annuel moyen des précipitations
Couleur :Pluie -TRMM (mm/j)
Vecteur : Vent horizontal à
925 hPa (m/s)
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Cycle Annuel moyen des précipitations
Couleur :Pluie -TRMM (mm/j)
Vecteur : Vent horizontal à
925 hPa (m/s)
Activité
pluvieuse
sur le
sahel
Première saison
de pluie dans le
golfe de guinée
Deuxième
saison de pluie
dans le golfe
de guinée
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Cycle Annuel moyen des précipitations
Couleur :Pluie -TRMM (mm/j)
Vecteur : Vent horizontal à
925 hPa (m/s)
Activité
pluvieuse
sur le
sahel
Première saison
de pluie dans le
golfe de guinée
Deuxième
saison de pluie
dans le golfe
de guinée
Eté Boréal
Eté
Austral
Eté
Austral
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Cycle Annuel moyen des précipitations
Couleur :Pluie -TRMM (mm/j)
Vecteur : Vent horizontal à
925 hPa (m/s)
Maximum de précipitation
au printemps sur la côte
guinéenne
Activité
pluvieuse
sur le
sahel
Première saison
de pluie dans le
golfe de guinée
Deuxième
saison de pluie
dans le golfe
de guinée
Qu’est
ce
qui régit la
distribution
des pluie au
cours de la
saison?
Eté Boréal
Eté
Austral
Eté
Austral
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Contexte & motivations
AMMA (Analyses
Multidisciplinaires de la
Mousson Africaine)
rôle majeur du système Climatique
dans le déclenchement et la
modulation de la Mousson Africaine.
mise en lumière échelles de temps
régissant l’activité pluvieuse.
(Janicot et al, 2011)
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Contexte & motivations
AMMA (Analyses
Multidisciplinaires de la
Mousson Africaine)
rôle majeur du système Climatique
dans le déclenchement et la
modulation de la Mousson Africaine.
mise en lumière échelles de temps
régissant l’activité pluvieuse.
(Janicot et al, 2011)
Analyses pour l’essentiel durant l’été boréal
(JJAS)
Qu’en est-il des autres saisons?
Retrouve t-on la même gamme de variabilité?
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Motivations
1999
(Mars)
2001 (1/03-5/05)
2003 (1/03-1/07)
Couleur: Température de brillance (degK). Les faibles valeurs indiquent des sommet de nuage froid lié à la convection. Les barres
représentent les pluies journalière obtenues par moyenne par point de grille et lissées par moyennes mobiles de 2j, 5j et 10j.
Forte Modulation de l’activité intrasaisonnière des systèmes
convectifs dont il faut tenir pour la prévision opérationnelle.
Variabilité des cumuls de pluies avec des impacts probables sur
l’agriculture et autres secteurs socio-économiques.
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Objectifs
 Documenter et mieux comprendre les
mécanismes
de
cette
variabilité
intrasaisonnière de la convection au
printemps (MAMJ)
En particulier le lien « interactions locales »
versus « forçages externes »
Identifier des prédicteurs potentiels
 Evaluer leur prévisibilité avec les produits
existants
Indicateurs « locaux »
Prédicteurs spécifiques « externes »
Transfert en opérationnel (DMN, ACMAD,
Plateforme MISVA)
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Données et Méthodes
Données
Méthodes
L‘ACP (ou EOF)
et ses variantes
:
pour la localisation spatiale des structures
dominantes utile
pour la définition des
indices régionaux
 Activité convective
OLR-NOAA, TB-CLAUS
 Activité pluvieuse
TRMM-3B42, GPCP
 Dynamique atmosphérique
ERAI (geopotentiel, Vent,…)
Analyse spectrale :
pour détecter les principaux modes de
variabilité
La CAH :
des structures spatiales
associées à chacun des modes pour avoir les
modes
principaux
de
la
variabilité
intrasaisonnière
Filtrage temporelle (Fourier, Lanczos)
Analyses de régression et composite :
structure spatio-temporelle caractérisant les
principaux modes de variabilité
Résultats obtenus
 les modes de variabilité (détection,
mécanisme, prédicteurs potentiels)
Prévision
et
modes
de
variabilité
(représentativité, potentiel d’utilisation)
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Les modes de Variabilité de la convection
(Premier mode ACP du signal 2-90 jours)
NOAA: OLR / MAMJ 1979-2010
Fort pôle de Convection sur la côte
guinéenne. Faible signal opposé à
l’ouest.
TRMM : rainfall / MAMJ 1998-2010
Renforcement de l’activité pluvieuse au
dessus du GG lié à la baisse d’activité à
l’ouest du bassin atlantique (côte
brésilienne)
Au dessus de l’Afrique centrale, la variabilité de la convection est principalement
due aux nuages non-précipitants et/ou l’humidité atmosphérique
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Les modes de Variabilité de la convection
(Analyses SSA des principaux modes et Classification par la CHA)
3 Principales bandes de périodicité:
 20-90-j (21% de la variance),
 8-22-j (33% de la variance)
 2-8-j (30% de la variance)
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Les modes de Variabilité de la convection
(Modulation des SCM par les échelles de variabilité intrasaisonnière)
1999 (Mars)
2001 (1/03-5/05)
2003 (1/03-1/07)
La Variabilité intrasaisonnière :
régule l’occurrence spatiale et la distribution des systèmes convectifs de méso-échelles
Les phases actives peuvent conduire à des évènements pluvieux de l’ordre de 20 mm/2j, 60
mm/5j, 100 mm/10j.
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Influences des ondes convectives Eq.
8 days
eastward propagating signals
(convectively coupled equatorial
Kelvin wave and MJO) are highly
dominant in these
convection and precipitation
variability modes over the
Guinean coast during northern
spring.
22 days
Wavenumber–frequency spectra calculated for FebruaryJuly over 1979–2010 for NOAA OLR.
While rain-producing individual systems are moving westward, their activity are highly
modulated by sub-regional and regional scales envelops moving to the east.
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Conclusion
 During northern spring convective activity over Guinea Gulf and
Central Africa is modulated by 3 main time scales :
 3-8 days (linked to Kelvin waves)
 8-22 days (linked to Kelvin waves)
 20-90 days (linked to MJO)
 Analysis of features of the 8-22-day variability shows :
 A zonal dipole over the Atlantic bassin with vertical barocline structure
 The Guinea coast convective activity is controled by remote forcing
through Kelvin wave coming from the west.
 The EOF analysis of the zonal dipole structure is a useful tool for :
 Real time monitoring and forecasting of 8-22-day variability
 Forecast models evaluation and intercomparison
MERCI POUR VOTRE
ATTENTION
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 les modes de variabilité (détection,
mécanisme, prédicteurs potentiels)
Kamsu-Tamo P-H, Janicot S, Monkam D, Lenouo A ,2014 :
Convective activity over the Guinean coast and Central Africa during
northern spring from synoptic to intra-seasonal timescales. Climate
Dynamics. doi:10.1007/s00382-014-2111-y
Kamsu-Tamo P-H, Janicot S, Monkam D, Lenouo A :
A medium-range mode of convection activity over the Guinean coast and
central Africa during northern spring. Draft à 80% et à soumettre à
Climate Dynamics
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La pluviométrie du bassin du Congo
(selon Nicholson et al, 2012)
Régime bimodal:
Reg1&2, pluie
durant les saisons
transitoires
Reg3&4 :Régime
unimodal, max resp
en automne et en
été
Reg5 :Saison sèche
en été
Credits to :
Nicholson and Dezfuli, 2012
Homogeneous rainfall regions for the AMJ season,
superimposed upon a map of topographic relief.
Asterisks indicate stations used.
La classification climatique
Les classifications modernes
essaient de se baser sur :
Il existe deux grands types de
classification :
 des mesures objectives de
paramètres mesurables à
l'origine du climat : la température,
 les classifications établies
avec les uniques données
climatiques (température,
hygrométrie, pluviométrie, ...)
coe la classif de KöppenGeiger
l'humidité, l'hydrométrie, la pluviométrie,
l'ensoleillement, la vitesse des vents, etc.;
 et sur l'analyse statistique.
 et les classifications qui
prennent en comptes
certaines données écologiques
comme la classif de Holdridge.
La classification climatique
• But :
– Météorologie
– Description d’écozones
• Méthodes
– Statistiques (CAH,…)
– stochastiques
• Données
Le vent, La température, la pluie,
l’humidité, l’ensoleillement …
Deux types de
classification :
• Basée sur les éléments
climatiques (classif de
Köppen-Geiger,…)
• Intégrant les données
écologiques (classif de
Holridge, …)
Les climats tropicaux humides, les
climats arides, les climats tempérés
chauds, les climats tempérés froids,
les climats polaires
Le climat en Afrique
Af: equatorial climate
Am: monsoon climate
Aw: tropical savanna climate
BWh: warm desert climate
Bwk: cold desert climate
Bsh: warm semi-arid climate
Bsk: cold semi-arid climate
Csa: warm mediterranean climate
Csb: temperate mediterranean climate
Cwa: humid subtropical climate
Cwb: humid subtropical climate/subtropical oceanic highland climate
Africa map of the Köppen-Geiger climate
classification (Peel et al, 2007)
Contexte & motivations
(Bref aperçu des resultats AMMA concernant les échelles régissant la mousson
ouest africaine)
AMMA (Analyses
Multidisciplinaires de la
Mousson Africaine)
3-10 jours:
Kiladis et al. 2006, Mounier et al.
2007.
10-25 jours:
Mounier et al., 2008, Janicot et al.
2010
25-90 jours:
Matthews 2004, Janicot et al., 2009
rôle majeur du système Climatique
dans le déclenchement et la
modulation de la Mousson Africaine.
mise en lumière échelles de temps
régissant l’activité pluvieuse.
(Janicot et al, 2011)
 L’échelle spatiale
Méso-échelle
Synoptique
 L’échelle temporelle
variabilité intrasaisonnière
variabilité interannuelle
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variabilité décennale
Les modes de Variabilité de la convection
(Analyses SSA des principaux modes et Classification par la CHA)
3
principales
bandes
de
périodicité:
 20-90-j (21% de la variance
du l’indice de référence filtré
2-90-j),
 8-22-j (33% de la variance)
 2-8-j (30% de la variance)
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