Academic literature on the topic 'Moussons – Afrique occidentale – Effets du climat'

En Afrique de l’Ouest, les précipitations durant la période d’été ont connu, au cours du XXe siècle, de fortes modulations aux échelles de temps décennales. On note en particulier une période très humide vers les années 60 suivie d'un épisode de sécheresse durant les années 80 et une reprise des pluies au cours des années 2000. Ces modulations ont des conséquences socio-économiques régionales majeures. Considérées comme l’un des plus grands signaux du changement climatique en Afrique, elles ont fait l'objet de nombreuses études afin de comprendre leur(s) origine(s) et d’anticiper les prochains changements. Ces modulations ont longtemps été associées à la variabilité interne du système climatique et notamment à un rôle de la température de surface de l’océan Atlantique. De récentes études montrent cependant une contribution notable des forçages externes notamment les gaz à effet de serre et les aérosols anthropiques en particulier au cours de la seconde moitié du XXe siècle, soit via les températures de surface de l’océan Atlantique soit via un forçage radiatif direct. Dans tous les cas, le lien avec les températures de surface de l’océan offrent des perspectives de prévisibilité de ces modulations des précipitations. Les prévisions climatiques décennales ont été développées afin d’exploiter cette source de prévisibilité. Elles sont potentiellement très importantes pour la planification économique et structurelle en Afrique de l’Ouest. Dans cette thèse, nous proposons d’attribuer, en premier lieu, les modulations décennales des précipitations au Sahel sur la période temporelle de 1901-2014. En second lieu, nous proposons d’évaluer la prévision des précipitations en Afrique de l’Ouest à l’échelle de temps décennale sur la période 1968-2012. Toute cette étude est réalisée par le diagnostic de simulations climatiques réalisées à partir de modèles contribuant à la phase 6 du projet d’intercomparaison des modèles couplés. Étant donné que les modèles couplés sous-estiment communément le maximum de précipitation au Sahel durant la période d’été, nous avons commencé par proposer un domaine adaptatif des pluies au Sahel. Nos résultats de la première partie de cette thèse montrent que les forçages externes en particulier les aérosols anthropiques contribuent significativement à la chronologie des modulations décennales des précipitations sahéliennes. Ces aérosols modulent en effet la température de surface de l'océan qui se traduit en modulations de précipitation au Sahel par les déplacements de la zone de convergence intertropicale et de la dépression thermique saharienne. La seconde partie de cette thèse s'intéresse à la prévisibilité des précipitations à l’échelle de temps décennale en Afrique de l’Ouest et en particulier au Sahel. Nos résultats montrent que les précipitations sont prévisibles au Sahel dans 5⁄8 des modèles étudiés à une échéance temporelle entre 1 et 10 ans. Cependant, seuls 3 de ces 5 modèles simulent un signal décennal combiné à une variance totale réaliste à ces échéances. La moyenne multi-modèle est généralement plus prévisible que la majorité des modèles individuels. L’initialisation des variables climatiques permet d’améliorer les scores de prévision des précipitations au Sahel pour la moyenne multimodèle et 3⁄5 des modèles montrant une prévisibilité et la fiabilité des prévisions pour un seul modèle. Cet impact de l’initialisation relativement réduit corrobore l’importance des forçages externes déduits de la première étude. En conclusion, nos résultats suggèrent que les effets anthropiques sur le climat deviennent des facteurs majeurs pour expliquer les modulations décennales des précipitations moyennes de mousson au Sahel. En perspective, ces modulations sont associées, au cours du XXe siècle, à des pluies extrêmes qui sont devenues fréquentes de nos jours. Il serait intéressant de se demander si ces pluies extrêmes sont prévisibles en Afrique de l’Ouest aux échelles de temps décennales
In West Africa, rainfall during the summer period (July, August and September) has shown strong modulations on decadal time scales during the 20th century. In particular, there was a very wet period in the 1960s followed by a drought in the 1980s and a recovery of rainfall in the 2000s. These modulations have major regional socio-economic consequences. Considered as one of the most important signals of climate change in Africa, they have been the subject of numerous studies in order to understand their origin(s) and to anticipate future changes. These modulations have long been associated with the internal variability of the climate system and in particular with the role of the surface temperature of the Atlantic Ocean. However, recent studies show a significant contribution of external forcings, notably greenhouse gases and anthropogenic aerosols, in particular during the second half of the 20th century, either via Atlantic Ocean surface temperatures or via direct radiative forcing. In all cases, the link with ocean surface temperatures offers prospects for predicting these precipitation modulations. Decadal climate forecasts, i.e. with a 5-30 year time horizon, have been developed to exploit this source of predictability. They are potentially very important for economic and structural planning in West Africa. In this thesis, we propose to attribute, first, the decadal modulations of Sahel rainfall over the time period of 1901-2014. Secondly, we propose to evaluate the prediction of rainfall in West Africa on the decadal time scale over the period 1968-2012. All this study is carried out through the diagnosis of climate simulations carried out from models contributing to the phase 6 of the coupled models intercomparison project. Since coupled models commonly underestimate the maximum rainfall in the Sahel region during the summer period, we first proposed an adaptive rainfall domain for the Sahel. Our results from the first part of this thesis show that external forcings, in particular anthropogenic aerosols, contribute significantly to the timing of decadal modulations of Sahel rainfall. These aerosols indeed modulate the ocean surface temperature which is translated into precipitation modulations in the Sahel by the displacement of the intertropical convergence zone and the Saharan Heat Low. The second part of this thesis focuses on the predictability of precipitation on decadal time scales in West Africa and in particular in the Sahel. Our results show that rainfall is predictable in the Sahel in 5⁄8 of the models studied at lead times between 1 and 10 years. However, only 3 of these 5 models simulate a decadal signal combined with a realistic total variance (signal-to-noise ratio close to 1) at these lead times. The multi-model mean is generally more predictable than the majority of individual models. Initialization of climate variables improves Sahel rainfall prediction skills for the multi-model mean and 3⁄5 of the models showing predictability and forecast reliability for a single model. This relatively small impact corroborates the importance of external forcings inferred from the first part of this thesis. In conclusion, our results suggest that anthropogenic effects on climate become major factors in explaining decadal modulations of mean monsoon rainfall in the Sahel. In perspective, these modulations are associated, during the 20th century, with extreme rainfall events that have become frequent nowadays. It would be interesting to ask whether these extreme events are predictable in West Africa on decadal time scales

Cette thèse aborde une caractérisation d'évènements qui stucturent et modulent le cycle saisonnier des pluies en Afrique de l'Ouest. La mise en place de la mousson est étudiée à partir du déplacement méridien de la Zone de Convergence Intertropicale qui montre une transition rapide entre deux positions d'équilibre marquée par une amplification de la dynamique des basses pressions sahariennes. On s'attache également à décrire les fluctuations intra-saisonnières de la convection en Afrique de l'Ouest qui s'expriment dans deux bandes de fréquences à 15 jours et à 40 jours en cohérence avec la dynamique atmosphérique des basses couches et l'échelle des systèmes convectifs. Les applications agronomiques sont abordées en utilisant le modèle SARRA-H du CIRAD. Il est montré que la prise en compte de la mise en place de la mousson comme date de semis améliore le rendement et qu'il existe un impact fort des séquences sèches intra-saisonnières selon le degré de développement de la culture
By using daily rainfall data and wind reanalyses over the period 1968-1990 we document two main aspects of the West African monsoon dynamics : the onset of the monsoon and the intraseasonal modulation of convention. It is shown that the onset stage is linked to an abrupt latitudinal shift of the Inter-Tropical Convergence Zone associated to the heat low dynamics. We also show the evidence of coherent fluctuations in the rainfall and wind fields in two spectral windows : around 15 days, and between 30 and 40 days. These fluctuations are characterized by a westward propagation of large cyclonic and anticyclonic anomalies with a modulation of Mesoscale Convective System characteristics. By using a crop model SARRA-H (CIRAD), we study the agricultural impacts. It is shown that our definition of the onset can improve the yield through a better choice of the showing date. It is also shown a strong impact of extra-seasonal dry sequences during the flowering and the grain ripening phases

Cette étude est un essai de climatologie diagnostique globale appliquée aux régions tropicales intéressées par les moussons pluvieuses d'été boréal. Elle ne s'intéresse donc pas seulement aux évènements moyens d'échelle locale ou régionale, mais tente de mettre en lumière les principales interactions entre l'atmosphère (phénomènes thermiques et dynamiques), l'océan (champs de surface) et le continent (relief, albédo, humidité, végétation). Les analyses privilégient les anomalies pluviométriques interannuelles (structure des champs, cycles et tendances, comparaison entre les 2 aires étudiées. . . ) Pour faire ressortir les principales dépendances et téléconnexions statistiques ainsi que les liens physiques existant avec de très nombreux phénomènes d'échelle globale ou régionale: la circulation hémisphérique boréale, les jets d'est tropicaux, les principales cellules de pression, l'oscillation australe et sa contrepartie océanique, l'oscillation quasi-biennale de la stratosphère, les cellules zonales de Walker et méridiennes de Hadley, les champs de surface des océans intertropicaux. . . Tous ces résultats sont discutés au regard des hypothèses les plus récentes
This work is a detailed study of global and diagnostic climatology applied to the most important tropical areas concerned by the rainy summer monsoons. So it does not take only into account the mean events on a local or regional scale and with a classical approach, but it tries especially to stress the major interactions between the atmosphere (thermal and dynamic processes), the ocean (surface fields) and the continent (relief, albedo, humidity, vegetation). Thus the analysis focus mainly on the interannual rainfall anomalies (field structure, cycles and trends in chronical series, comparison between the two studied areas. . . ) In order to emphasize the significant relationships, the main statistical teleconnections and the physical links with numerous phenomena of global or regional extent: the northern hemispheric circulation, the tropical easterly jets, the major pressure cells, the southern oscillation and its oceanic counterpart, the quasi biennial oscillation of the stratosphere, the zonal (walker-type) and meridian (Hadley type) atmospheric cells, the surface fields of intertropical oceans. . . All these results are discussed in accordance with the most recent hypothesis

Les pluies au Sahel connaissent une très forte variabilité spatio-temporelles. A l’échelle décennale, cette variabilité peut aboutir parfois à des situations désastreuses comme la sécheresse des années 1970. Par ailleurs, les modèles de circulation générale atmosphériques, forcés ou couplés à un modèle océanique, ont du mal à simuler correctement le phénomène de la mousson africaine. Cette difficulté à bien modéliser la mousson, combinée à une insuffisance d'observations au siècle dernier, fait qu’aujourd’hui les chercheurs ont du mal à répondre aux questions liées aux tendances des changements climatiques sur l’Afrique de l’Ouest mais aussi aux questions relatives aux impacts de ces changements sur le système atmosphérique global. Pour comprendre et bien simuler la variabilité décennale du système de mousson en Afrique de l’Ouest, nous avons mis en place, dans un premier temps, un protocole basé sur le forçage, pour deux décennies contrastées par leur pluviosité, des modèles atmosphériques par des SSTs climatiques mensuelles et moyennes sur 11 ans, correspondant à ces décennies. On élimine ainsi les modes de variabilité d’échelles inférieures et on sépare en même temps la variabilité interne de l’atmosphère de la variabilité due aux SSTs. Dans un deuxième temps, pour répondre à la question du rôle de la rétroaction de surface sur la variabilité décennale, nous avons mis en place un schéma idéalisé basé sur le rapport évaporation réelle à l’évaporation d’une surface d’eau libre dite potentielle. Ce schéma idéalisé nous permet de découpler les interactions sol-atmosphère et d’étudier séparément la part de chacune de ces deux composantes dans la variabilité.

Cette thèse cherche à étudier les relations climat/agriculture en Afrique de l'Ouest. Dans un premier temps, nous passons en revue plusieurs études qui donnent une estimation de l'impact du climat futur sur les rendements agricoles. La valeur médiane d'évolution des rendements futurs se situe ainsi vers -11%. Il semble de plus nécessaire de travailler plus en détail sur les scénarii futurs, parfois trop limités et sur les différences entre variétés. Nous nous fondons sur ces constatations pour réaliser une étude d'impact originale utilisant des données observées sur 35 stations météorologiques en Afrique de l'Ouest. Les résultats montrent entre autre une évolution négative du rendement moyen principalement due à l'augmentation de température que la pluie peut seulement atténuer ou aggraver. On note également un impact plus négatif pour les variétés à cycle court et constant. Cela nous pousse donc à étudier l'intérêt des prévisions climatiques saisonnières qui permettent de minimiser l'impact de l'aléa pluviométrique. Nous calculons leur valeur pour les cultivateurs de mil nigériens en utilisant un modèle économique. Les résultats montrent un impact sur le revenu globalement positif (+6. 9%), même en années sèches et avec une précision d'une précision proche de l'existant. Enfin, afin d'étudier des points que l'évaluation théorique laissait en suspens nous élaborons au Sénégal des ateliers participatifs qui visent à étudier avec les acteurs locaux les changements de stratégies culturales en réaction à des prévisions climatiques, ainsi que le gain engendré par ces prévisions sur les rendements. L'impact sur les rendements est évalué avec l'aide d'un expert et montre que les prévisions ont certes un effet nul dans 62% des cas, mais qu'il est positif dans 31%
In this thesis, we first aim at reviewing all the studies assessing the impact of future climate changes on agricultural yields. The median value of all relative changes of yield is -11%. We also underline the relevance for future studies to define a large range of climatic scenarios. Based on these conclusions, we next intend to evaluate the impact of future climate change on West African yields using 35 meteorological stations. Results reveal a negative evolution of average yield, mainly driven by temperature rise. Rainfall anomalies can only compensate (positive anomaly) or aggravate (negative) this tendency. We also find that potential impacts are more pessimistic for cultivars with a constant cycle length. Given these previous findings about high year-to-year variability of rainfall (thus entailing a variability of yields) and given the uncertain future climate, we are led to study next what interest the farmers would have in having climatic information such as seasonal forecasts. These forecasts can be used to minimize the impacts of rainfall variability. We compute the value of such forecasts for millet growers in Niger, using a simple economic model. Results reveal a positive impact of such forecasts on average income, even for dry years and with a forecast accuracy close to a real one. This increase reaches +34% if other information such as the onset and the offset of the rainy season are given. Finally, we develop participatory workshops in Senegal (i) to study precisely how farmers change their cropping strategies with seasonal and decadal forecasts and (ii) to quantify the impact of such forecasts on yields. This study reveals that forecasts have mainly no impact on yields (62%). However, it is positive in 31% of cases

Le déficit pluviométrique qui sévit dans le Sahel depuis plusieurs décennies, combiné à une forte évaporation et à une faible pente de la partie aval de l'estuaire du Siné-Saloum (Sénégal) a été à l'origine de l'inversion du gradient de salinité et de son corollaire l'hyperhalinité. Deux questions essentielles se posent. Ces modifications de l'environnement, et en particulier la sursalure, ont-elles eu un effet négatif sur les ressources halieutiques ? Ont-elles modifié les fonctions écologiques fondamentales de l'estuaire: nourricerie, zone de reproduction pour certaines espèces, enrichissement du milieu côtier ? Une approche comparative avec d'autres milieux estuariens et lagunaires de l'Afrique de l'Ouest a permis de constater que malgré l'hyperhalinité, les biomasses et la richesse spécifiques des peuplements de poissons de l'estuaire du Siné-Saloum sont relativement élevées. Par ailleurs, il est apparu que toutes les fonctions écologiques de l'estuaire sont encore convenablement assurées, à l'exception de l'enrichissement du milieu côtier adjacent, à cause de l'absence de crue et d'une forte diminution des apports d'eau douce. En raison de la forte plasticité éco-physiologique de la majorité des espèces qui constituent l'ichtyofaune et de l'absence d'un phénomène déstructurant majeur des peuplements telle que la crue, l'hétérogénéité spatiale, la variabilité temporelle et l'effet des facteurs du milieu sur les poissons sont relativement faibles

La mousson d'Afrique de l'Ouest (MAO) est un système complexe dans lequel interagissent de nombreux processus et mécanismes, rendant difficile son étude à partir des modèles atmosphériques tradionnels. Dans le cadre du projet AMMA (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine) la dynamique de la MAO est analysée ici à partir d'un modèle idéalisé à deux dimensions (méridien-vertical). Le but de l'approche est alors de considérer un système plus simple que la réalité afin mieux comprendre les mécanismes pilotant la MAO. Des simulations d'un régime permanent de juillet et du cycle saisonnier de la MAO permettent d'établir l'importance du désert saharien et de la mer Médirerranée sur la pénétration de la mousson vers le nord. Le cycle diurne et saisonnier de la mousson sont analysés en terme de bilans de température et d'humidité, aboutissant à des schémas conceptuels de d'équilibre et de propagation de la mousson. En particulier, l'interaction entre couche de mousson et flux d'Harmattan est un des points clé du mécanisme de propagation de la mousson, aussi bien à l' échelle saisonnère que diurne
The West African Monsoon (WAM) is a complex system involving numerous processes and mechanisms interactions, that makes difficult its study using traditional atmospheric models. Within the scope of the AMMA project (African Monsoon Multidisciplinary Analysis), the WAM dynamics is analyzed here using an idealized two dimensional numerical model. The goal of this approach is to consider a system more simple than the observed one in order to better understand the basic driving mechanisms of the WAM. Simulations performed for a permanent July regime and a complete seasonal cycle highlight the importance of the Saharan desert and the Mediterranean Sea on the inland penetration of the monsoon. The diurnal and seasonal cycle of the West African monsoon are analyzed using temperature and humidity budgets and lead to conceptual schemes of the eauilibrium and propagation of the monsoon. In particular, the interaction between the monsoon layer and the Harmattan is central to the mechanism of propagation for both the diurnal and seasonal scales

Deux types d'adultes sont observés chez callosobruchus maculatus : des adultes de forme non voilière, incapables de voler et sexuellement actifs dès leur émergence des graines et des adultes de forme voilière, capable de voler et qui présentent au début de la vie imaginale une quiescence reproductrice. Ces deux formes diffèrent aussi bien par des caractéristiques morphologiques que physiologiques et comportementales. Ce polymorphisme imaginale est induit pendant le développement larvaire sous l'action combinée de deux facteurs, la teneur en eau des graines et la température. Lorsque le développement larvaire a lieu dans des graines à teneur en eau élévée, en présence de conditions chaudes, il y a émergence d'un fort taux d'adultes de forme voilière. Lorsque celui-ci a lieu dans des graines à teneur en eau faible, quelle que soit la température, seuls les adultes de forme non voilière émergent. En condition de températures basses, quelle que soit la teneur en eau des graines, il n'y a que des adultes de forme non voilière qui émergent. Ces facteurs environnementaux jouent un rôle certain dans la régulation du cycle biologique de cet insecte tropical.

Ces travaux de thèse présentent l'étude du forçage radiatif direct et semi-direct ainsi que les impacts climatiques associés, qu'exercent les particules d'aérosols désertiques et de feux de biomasse sur le climat régional ouest Africain pendant la saison sèche. Dans ce cadre, le modèle de climat régional RegCM3 a été utilisé en lien avec les observations in-situ des campagnes DABEX/AMMA-SOP0, les mesures photométriques (AERONET/PHOTONS) et satellitaires (PARASOL, MODIS, OMI et MISR). Le modèle RegCM3 configuré spécifiquement pour représenter les aérosols d'Afrique de l'ouest a été évalué au cours d'une simulation de la saison sèche 2006. Dans cette configuration, le modèle s'est montré capable d'estimer raisonnablement les quantités d'aérosols pour des applications climatiques et les variations d'albédo de simple diffusion. Pendant les mois de décembre et janvier, l'albédo de simple diffusion simulé au-dessus du Sahel se situe entre 0.81 et 0.83 (à 440 nm) quand les aérosols de feux de biomasse dominent le mélange atmosphérique. Pendant les mois de mars et avril, pour lesquels les aérosols désertiques dominent, l'albédo de simple diffusion simulé se situe entre 0.90 et 0.92 (à 440 nm). Le forçage radiatif direct au sommet de l'atmosphère (visible + infrarouge) est majoritairement négatif sur l'ensemble du domaine et compris entre -5.0 W/m² et -4.0 W/m². Sur le Sahara, le forçage radiatif direct TOA est proche de zéro (-0.15 W/m²). La grande divergence entre le forçage radiatif direct au sommet de l'atmosphère et en surface indique que l'absorption est importante au sein de l'atmosphère (forçage radiatif direct atmosphérique de +11.47 et +24.40 W/m² au-dessus du Sahara et du Sahel, respectivement). Du fait de leur albédo de simple diffusion relativement bas, les aérosols de feux de biomasse contribuent principalement à ce réchauffement atmosphérique. Ceci se traduit à l'échelle régionale par un taux d'échauffement radiatif atmosphérique (dans le visible) compris entre +0.2 et +0.6 K/jour en moyenne journalière dans la couche d'aérosol de feux de biomasse localisée entre 2 et 5 km. Deux simulations à plus longue échéance sur la période 2001-2006 ont été menées pour étudier les conséquences de ce forçage radiatif sur le climat régional pendant la saison sèche. Une simulation DUST (aérosols désertiques) et BBDUST (aérosols désertiques + aérosols de feux) sont réalisées en prenant en compte les rétroactions liées au forçage radiatif direct. L'important forçage radiatif en surface réduit l'énergie radiative disponible au sol. Ceci conduit à des perturbations significatives du bilan énergétique en surface. Au-dessus du Sahara, les réductions de flux de chaleur sensible sont proches dans les expériences DUST et BBDUST (respectivement -5.52 W/m² et -6.65 W/m²). Au niveau du Sahel en revanche, l'inclusion des aérosols de feux de biomasse diminue plus fortement le flux de chaleur sensible (-16.59 W/m² dans l'expérience BBDUST et -5.37 W/m² dans l'expérience DUST). La réponse du flux de chaleur latente est plus complexe et dépend à la fois de la localisation des sources d'aérosols et des espèces considérées. Ainsi, la réponse des champs de précipitations simulés due aux effets radiatifs direct et semi-direct des aérosols diffère fortement entre les deux expériences. Dans l'expérience DUST, les précipitations sont réduites sur la majorité du domaine avec une diminution maximum au centre du continent. Dans l'expérience BBDUST, les aérosols de feux de biomasse augmentent les précipitations pour cette sous-région. L'augmentation des précipitations semble reliée à une augmentation locale de l'activité convective au-dessus de 500 hPa sous l'effet d'un mécanisme de pompe thermique.