Note de recherche. Benjamin Sultan Serge Janicot. Résumé. Summary

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1 Note de recherche Sécheresse ; () : - Copyright John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de..9. le 9//. Benjamin Sultan Serge Janicot Institut de recherche pour le développement (IRD), Laboratoire d océanographie dynamique et de climat (LODYC), UMR (CNRS/IRD/P/MNHN), Université Pierre et Marie Curie, Case,, place Jussieu, Paris cedex, France <benjamin.sultan@lodyc.jussieu.fr> La variabilité climatique en Afrique de l Ouest aux échelles saisonnière et intra-saisonnière. I : mise en place de la mousson et variabilité intra-saisonnière de la convection Résumé L agriculture en Afrique de l Ouest, vitale pour la population locale, est extrêmement dépendante de la saison des pluies estivales et nécessite une bonne compréhension du cycle saisonnier de la pluviométrie. Cette étude aborde une caractérisation d événements qui structurent et modulent le cycle saisonnier des pluies en Afrique de l Ouest comme la mise en place de la mousson et les occurrences de séquences sèches au cœur de la saison des pluies. En se fondant sur l analyse des observations pluviométriques de l Institut de recherche pour le développement (IRD) et sur les réanalyses atmosphériques du National Center for Environmental Prediction / National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) sur la période 9-99, la mise en place de la mousson est étudiée à partir du déplacement méridien saisonnier de la zone de convergence intertropicale (ZCIT). Il est montré que ce déplacement est caractérisé par une transition rapide entre une première position d équilibre à N en mai et en juin, marquant la première saison des pluies en Afrique guinéenne, et une deuxième latitude d équilibre à N en juillet et en août, au moment du cœur de la saison humide en Afrique soudano-sahélienne. 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 jours et à jours avec une alternance sur le Sahel de séquences sèches et humides se propageant d est en ouest. Mots clés : Hydrologie, Climatologie, Pluviométrie, Mousson, Afrique de l Ouest. Summary West African monsoon variability at seasonal and intraseasonal time-scales. I: Monsoon onset and the intraseasonal variability By using daily gridded rainfall data and NCEP/NCAR (National Center for Environmental Prediction / National Center for Atmospheric Research) reanalyses over the Sécheresse n, vol., décembre

2 period 9-99, we have documented two main aspects of the West African monsoon dynamics: the onset of the summer monsoon and the intra-seasonal modulation of convection. It is shown that the onset stage of the summer monsoon over West Africa is linked to an abrupt latitudinal shift in late June of the Inter-Tropical Convergence Zone (ITCZ) from a quasi-stationary location at N in May-June to a second quasi-stationary latitude at N in July-August. In the second part of this study, we show the evidence of large and coherent fluctuations in the rainfall fields in two different spectral windows: between and days, and between and days. A composite analysis based on a filtered regional rainfall index suggests the existence of enhanced and weakened monsoon phases belonging to a quasiperiodic signal of about days. These wet and dry sequences are characterized by a westward propagation of large convection anomalies over the Sahel. Key words: Hydrology, Climatology, Rainfall, Monsoon, West Africa. Copyright John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de..9. le 9//. de l Ouest compte parmi les régions les plus pauvres au L Afrique regard de l économie mondiale. Pour subvenir à ses besoins, elle reste actuellement très dépendante de son agriculture. La distribution des pluies utiles à cette agriculture, se concentrant dans un intervalle de temps très court entre juin et septembre, impose une contrainte hydrique forte aux cultures des régions sahéliennes et une extrême sensibilité des rendements agricoles aux fluctuations de la mousson ouest-africaine à différentes échelles d espace et de temps. La majeure partie des études sur ces fluctuations de la mousson ont porté sur l échelle décennale et interannuelle de la sécheresse de la deuxième moitié du XX e siècle [,] et sur l échelle synoptique des ondes d est [] et des lignes de grains []. Entre ces deux échelles, la variabilité pluviométrique est mal connue, malgré un impact majeur sur la stratégie agricole au Sahel []. Ce sont ces échelles saisonnière et intra-saisonnière que l on se propose d étudier à travers deux axes principaux : la caractérisation du démarrage de la saison humide et de l installation de la mousson en Afrique soudano-sahélienne et la mise en évidence de phases de renforcement et d affaiblissement de la convection à l échelle intra-saisonnière. Les résultats de cette étude régionale de la mousson pourront trouver une application directe à l échelle locale à travers la réponse du rendement agricole aux fluctuations pluviométriques présentée dans la deuxième partie de cette étude []. Données de l étude Pour cette étude, on s est appuyé sur plusieurs jeux de données indépendants décrivant l intensité de la convection et la circulation atmosphérique. Mesures de convection Du fait de sa forte implantation matérielle et humaine sur le terrain et de ses relations Latitude Longitude avec les unités de recherche locales, l Institut de recherche pour le développement, IRD, ex-orstom), en collaboration avec l Agence pour la sécurité de la navigation aérienne en Afrique et à Madagascar (Asecna) et le Comité interafricain d études hydrauliques (CIEH) a pu élaborer une base de données pluviométriques importante sur le domaine de l Afrique de l Ouest. Elle est constituée de cumuls journaliers d observations pluviométriques pour des stations réparties sur le continent entre N et N de latitude et s étalant en longitude de W à E (figure ). La répartition spatiale de ces stations montre une couverture assez irrégulière du domaine ouest-africain avec très peu, voire aucune station de mesure sur des pays anglophones. La plus forte densité de stations (figure ) se trouve dans la bande de latitude N- N pour plusieurs sections méridiennes : entre W et E et, plus à l est vers E. Ces données quotidiennes sont disponibles pour la période 9-99, avec une forte hétérogénéité du nombre de stations au cours de cette période : on compte plus de stations en moyenne pour la période 9-9, entre et pour la période 9-99 et moins de stations depuis 99. Cette diminution du nombre de stations de mesure affecte particulièrement les pays tels que le Nigeria et le Cameroun. En conséquence, on ne s appuiera que sur les données antérieures à 99. Pour une bonne adéquation avec les différents jeux de données utilisés, les données quotidiennes ont été interpolées sur une grille de maille carrée de, degrés, identique à celle des réanalyses américaines (cf. le paragraphe Description de la circulation atmosphérique ). Cette interpolation spatiale a été réalisée en affectant comme valeur journalière de chaque point de grille la moyenne des précipitations des stations les plus proches. Pour caractériser l intensité de la convection, on a également utilisé des observations des satellites TIROS-NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) qui mesurent les données de rayonnement à grande longueur d onde issu du sommet de l atmosphère. L OLR (Outgoing Lon- Figure. Réseau de stations pluviométriques de l IRD pour la période 9-9. Sécheresse n, vol., décembre

3 Copyright John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de..9. le 9//. gwave Radiation), apprécié en watts par mètre carré, caractérise l estimation de l émission vers l espace du rayonnement dans ces grandes longueurs d onde du système Terre-Océan-Atmosphère. Dans les tropiques, la présence de nuages cumuliformes à sommet élevé peut être détectée et suivie par cette mesure de l OLR qui traduit ainsi la couverture nuageuse associée à la convection profonde. Complémentaire à l utilisation des données pluviométriques, son analyse est fréquemment utilisée dans les tropiques, et, dans ces basses latitudes, fait correspondre à des températures froides du sommet de la couverture nuageuse (des valeurs faibles de l OLR) l occurrence d un événement convectif pluviogène. Ces données sont disponibles en moyenne journalière pour la période sur la même grille que celle des précipitations avec une résolution de, degrés []. Description de la circulation atmosphérique Le National Center for Environmental Prediction (NCEP) et le National Center for Atmospheric Research (NCAR) sont à l origine de la production de plus de années, depuis 9, de paramètres atmosphériques de surface et d altitude réanalysés selon un système complexe d assimilation de données et de prévision à courte échéance []. Cette assimilation est réalisée pour chaque maille de, degrés pour une couche du système d assimilation qui correspond à un niveau de pression, c est-à-dire à une altitude donnée. Même si ce ne sont pas de véritables observations, de nombreux travaux ont montré que ces réanalyses sont très proches des radiosondages en Afrique de l Ouest, en particulier pour la période 9-99 que l on a retenue pour notre étude [,9]. Démarrage de la saison humide et mise en place de la mousson Déplacement méridien de la mousson La répartition différentielle de l énergie au sein du système Terre-Océan-Atmosphère se traduit par une source chaude située dans les régions intertropicales et deux sources froides, l une entre l équateur et N au niveau de pression hpa, qui correspond approximativement à km d altitude, et l autre dans les moyennes et hautes latitudes à hpa, vers km d altitude []. Ce sont ces différences dans la répartition spatiale du bilan N N N N N N N 9N N N EQ W W W W W W E N N N N N N N 9N N N EQ W W W W W W E N N N N N N N 9N N N EQ W W W W W W E radiatif, par l amplification du gradient méridien de température aux latitudes moyennes et du gradient vertical aux latitudes tropicales, qui provoquent la mise en mouvement de l atmosphère pour rééquilibrer la distribution d énergie dans le système. Dans les régions intertropicales, cette cinématique se traduit par une circulation méridienne de type Hadley assurant le transfert de l énergie vers les zones déficitaires que sont les niveaux supérieurs de la troposphère et les pôles []. N N N b N N N N 9N N N EQ W W W W W W E E E E E E E E E E E E a c d E E E E E E Figure. Champs pluviométriques moyens et circulation atmosphérique sur la période 9-99 entre (a) le er avril et le mai, (b) le mai et le juin, (c) le er juillet et le juillet, (d) le juillet et le août. Les précipitations (mm/jour) sont représentées en couleur pour les valeurs supérieures à mm/jour. Le vent (m/s) est représenté en vecteur à 9hPa, et la pression réduite au niveau de la mer est représentée en isoligne (hpa- ). La ligne la plus épaisse traduit l isoligne zéro de la vitesse zonale du vent. E E E Sécheresse n, vol., décembre

4 Copyright John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de..9. le 9//. Au-dessus de l Afrique de l Ouest, la convergence entre les cellules d été et d hiver forme une zone d intense convection : la zone de convergence intertropicale (ZCIT), ou plus généralement l équateur météorologique. En altitude, cette zone de concentration de la vapeur d eau advectée par les alizés et les flux de mousson [] présente une structure inclinée qui définit deux zones d ascendances distinctes : la convection sèche et la convection profonde. La trace au sol de la ZCIT que l on appelle front intertropical (FIT) marque la position de la convection sèche moins développée verticalement et plus au nord que la zone de convection profonde dont l extension verticale atteint le niveau hpa (figure ). L évolution saisonnière de ce système incliné décrit un déplacement en direction du pôle d été et une intensification de la cellule de l hémisphère d hiver. Ce mouvement méridien est mis en évidence sur la figure par des moyennes bihebdomadaires des précipitations, du vent, et de la hauteur géopotentielle à 9 hpa. Le FIT, défini comme étant la zone de contact en surface entre les vents chauds et secs de nord-est et les vents plus frais et humides de sud-ouest [] est représenté par l isoligne de la composante zonale du vent. Il est centré sur la latitude N au printemps de l hémisphère nord pour se déplacer vers N en été, sous l influence des minima de pression. Ce déplacement de la zone de convection sèche s accompagne à l arrière d un déplacement de la zone de convection profonde, traduite par les isohyètes supérieures à mm/jour, dont la position varie entre la latitude N au printemps et en automne à la latitude N en été boréal. La figure illustre l importance de cette dynamique méridienne de la circulation de mousson sur le cycle saisonnier des pluies des latitudes sahéliennes. Il s agit de la moyenne journalière des précipitations à la latitude N intégrées sur une bande de longitudes de plus de km entre W et E sur la période Le cycle saisonnier moyen au-dessus des régions sahéliennes montre une augmentation graduelle des précipitations du printemps à l été, puis une diminution rapide en automne qui marque la fin de la saison humide. Le lissage des pluies brutes avec des moyennes mobiles montrent cependant plusieurs ruptures que l on peut associer au déplacement de la structure inclinée FIT/ZCIT à travers deux étapes dans l arrivée du système de mousson au Sahel : - au printemps, le FIT atteint d abord le Sahel, accompagné d une instabilité locale et de phénomènes pluvieux intermittents, pour marquer les premières pluies de la saison. C est la vision traditionnelle du démarrage de la saison humide qui s observe par une première rupture de pente au sein du cycle saisonnier ; plus tard, vers la fin du mois de juin, on observe une seconde rupture de pente par rapport à l évolution saisonnière. Elle correspond à l arrivée de la ZCIT à sa position la plus au nord, s accompagnant des nuages à plus fort développement vertical responsables des pluies intenses. Elle marque le cœur de la saison des pluies et ce que l on peut appeler la mise en place de la mousson. Nous nous attacherons donc à décrire ces deux étapes de l arrivée du système de mousson en mettant l accent sur la description de la mise en place de la mousson puisqu elle constitue la partie nouvelle du travail. Pour ces deux événements, seront,,,,,,, MARS AVR MAI JUIN JUIL AOÛT SEPT OCT NOV Figure. Moyenne des précipitations (mm/jour) entre W- E à la latitude N sur la période 9-99 (barres). La courbe jaune est un filtrage des précipitations où les fluctuations inférieures à jours ont été éliminées. Les flèches marquent les ruptures de pente. développées une méthode de caractérisation et une approche composite [, ]. Le «saut» de la ZCIT et la mise en place de la mousson Le fort gradient méridien des précipitations permet d utiliser un diagramme latitude-temps pour mettre en évidence le déplacement des pluies de mousson. Un exemple de ce type de diagramme est représenté sur la figure pour l année 9 pour laquelle on calcule la moyenne des pluies journalières de chaque point de grille entre W et E. On s attache ainsi à intégrer régionalement le signal pluviométrique en éliminant les fluctuations locales qui masquent le signal à plus grande échelle. De plus, le bruit induit par la variabilité haute-fréquence journalière est atténué par un algorithme de lissage reposant sur des moyennes mobiles à jours. Ce diagramme montre une transition rapide de la ZCIT entre une première position d équilibre à N en mai et en juin, marquant la première saison des pluies en Afrique guinéenne, et une seconde latitude d équilibre à N en juillet et en août, au moment du cœur de la saison humide en Afrique soudano-sahélienne. Le «saut» de la ZCIT entre ces deux positions d équilibre marque l installation du régime de mousson aux latitudes soudanosahéliennes et peut donc être considéré comme la mise en place de la mousson. La date de ce «saut» de mousson peut être repérée au moyen des séries temporelles aux deux latitudes d équilibre (figure ) au moment où l on observe simultanément une forte baisse de la pluviométrie à N et une augmentation rapide des indices pluviométriques à N et à N. Il s agit du juin pour l année 9. Cette méthode a été utilisée pour déterminer les dates de «saut» de la ZCIT pour chaque année de la période Sur ces années, la date moyenne est le juin, avec un écart type de jours. La moyenne composite des précipitations entre 9 et 99 pour un point de grille donné peut être obtenue après un repositionnement des séries temporelles de chaque année dans un repère temporel dont l origine, t, est la date de «saut» de la ZCIT. Ainsi, le signal du «saut» dans la progression vers le nord de la ZCIT peut apparaître plus clairement sur les champs pluviométriques moyens. La figure représente sur un diagramme latitude-temps les variations du champ composite de précipitations, moyenné entre W et E pour les 9 jours qui précèdent et les jours qui suivent la date moyenne de mise en place de la mousson. Elle met en évi- Sécheresse n, vol., décembre

5 Copyright John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de..9. le 9//. Latitude N N a N N 9 N N N N 9 9 N MARS AVR MAI JUIN JUIL AOÛT SEPT OCT NOV 9 Période (Mars ---> Novembre) Precipitation (mm/j) 9 MARS AVR 9 dence le déplacement rapide du noyau de forte pluviométrie de la latitude N à la latitude N, marquant ainsi le cœur de la saison des pluies au Sahel et contrastant avec le retrait beaucoup plus progressif de la ZCIT qui commence environ jours après la date de référence t. Cette chronologie de la migration saisonnière de la ZCIT peut être observée au moyen des séries temporelles des indices de précipitations à N, N et N (figure ) moyennées entre W et E. Le maximum pluviométrique à N, également visible aux latitudes N et N, apparaît autour de à jours avant la date t. Ce maximum est suivi d une baisse des précipitations, faible mais généralisée sur toute l Afrique de l Ouest, jusqu à un minimum relatif au moment du déplacement de la ZCIT. À cette date t, le déplacement de la ZCIT est traduit par une augmentation rapide des indices pluviométriques à N et à N. La ZCIT atteint sa nouvelle position d équilibre, à la latitude N, environ jours après la date de référence t (figure ). MAI JUIN JUIL AOÛT SEPT OCT NOV Période (Mars ---> Novembre) b N N N N N N N Démarrage de la saison des pluies La notion de mise en place de la mousson est à distinguer de la vision classique du démarrage de la saison des pluies. Cette dernière se fonde en effet principalement sur l arrivée du FIT [] aux latitudes sahéliennes à laquelle est associée une forte convection locale, marquant ainsi les premières pluies sur le Sahel, à la différence de la mise en place de la mousson qui caractérise l installation de la mousson et le cœur de la saison humide. Ces différences peuvent être illustrées à travers une analyse composite fondée sur la date de démarrage de la saison des pluies telle qu elle a été définie par les travaux d Omotosho [], d Afelolalu [] et d Adefolalu et al. []. Pour déterminer une date de démarrage de la saison des pluies, on a considéré comme marqueur de la position du FIT à la latitude N quatre indices atmosphériques tous basés sur la latitude N et intégrés en moyenne zonale entre W et E : l annulation du vent zonal qui marque la limite entre les vents secs en provenance N N 9 Date (t-9j. ---> t+j.) Date (t-9j. ---> t+j.) Figure. (a) Diagramme latitude-temps de la pluie journalière (mm/jour) entre le er mars et le novembre, en moyenne entre W et E ; (b) Séries temporelles de la pluie à N (gris), N (noir) et N (jaune) sur la même bande de longitude ; (c) idem (a) mais pour la moyenne composite entre 9 et 99 autour de la date du «saut» de la ZCIT (t) ; (d) idem (b) mais pour la moyenne composite entre les 9 jours qui précèdent et les jours qui suivent la date du «saut» de la ZCIT (t). Pour les figures, la date du «saut» de la ZCIT est marquée par un trait vertical, et les pluies sont lissées à partir de moyennes mobiles sur jours. d c du nord et les vents humides en provenance du sud ; un maximum de convergence traduisant cette même discontinuité intertropicale [] ; un maximum de tourbillon relatif marquant l augmentation de la circulation cyclonique liée à la dépression thermique continentale ; une augmentation de la vitesse du vent à N traduite par le module du vent. Les séquences composites de ces indices autour de cette date sont représentées sur la figure. La même moyenne composite appliquée aux pluies de l IRD à N montrent une rupture de pente claire au moment du passage du FIT avec des pluies qui passent de presque mm à t- jours à près d un millimètre à jours après la date de démarrage de la saison humide, que l on a appelée t. En cohérence avec les travaux d Adefolalu [], cette séquence composite illustre l association entre l arrivée du FIT à N et les premières pluies des latitudes sahéliennes. Sur la période 9-99, la date moyenne de démar- Sécheresse n, vol., décembre

6 Copyright John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de..9. le 9//. Précipitations (mm/j) RR N [ W - E] FIT Vitesse du vent (m/s)?? b vent tourbillon convergence du vent Date Figure. (a) Moyenne composite des pluies à N centrées sur la date de démarrage de la saison humide (t) pour la période Les données pluviométriques (mm/jour) sont représentées entre t - jours et t + jours en brut (barres) et lissées (trait gras) par des moyennes glissantes de jours. (b) Moyenne composite de la composante zonale (m/s) et du module (m/s) du vent (trait discontinu) à 9 hpa à la latitude N. (c) Moyenne composite du tourbillon ( /s) et de la convergence du vent (trait discontinu en /s) à 9 hpa à la latitude N. La date moyenne de démarrage de la saison humide est marquée par un trait vertical sur les trois figures. a c rage de la saison humide est le mai avec un écart type de jours. Elle se situe donc environ un mois avant la date que l on a définie comme la date de mise en place de la mousson. Démarrage de la saison des pluies et mise en place de la mousson Une analyse succincte des relations entre ces dates sur la période 9-99 ne montre aucune corrélation significative entre le démarrage de la saison des pluies et la mise en place de la mousson. De même, aucune relation statistique n a pu être mise en évidence entre le démarrage ou la mise en place de la mousson et le caractère déficitaire ou excédentaire de la pluviométrie. Bien que reposant sur une approche différente, ces résultats sont cohérents avec les travaux de Le Barbé et al. []. Ils ont montré que la variabilité des dates de «saut» de la ZCIT n est pas affectée par la variabilité décennale dominée par l opposition entre les années 9-9 excédentaires en pluies et les années déficitaires L intérêt de la prise en compte de la date de mise en place de la mousson par rapport à cette date de démarrage de la saison humide sera discuté à travers les aspects agronomiques de la deuxième partie de cette étude []. Variabilité intra-saisonnière de la mousson La figure représente un exemple de cycle saisonnier au Sahel pour l année 9 en moyenne sur W- E et, N- N. Les pluies brutes sont représentées en blanc, et en rouge figurent les pluies filtrées de manière à mettre en évidence le cycle saisonnier. On peut observer que les ruptures au sein du cycle saisonnier associées au démarrage de la saison humide ( mai) et à la mise en place de la mousson ( juin) s intègrent dans un mode de variabilité intra-saisonnière qui persiste tout au long de la saison humide, suggérant l importance des fluctuations intrasaisonnières dans la compréhension du cycle saisonnier. De manière à mettre en évidence le signal intra-saisonnier, les pluies brutes de la figure ont été filtrées pour éliminer les fluctuations haute-fréquence inférieures à jours. La série filtrée fait observer deux modes de variabilité : à courte échelle de temps avec des séquences humides et sèches autour de jours et à plus basse fréquence avec plusieurs jours marqués par une baisse de la pluviométrie au milieu du mois d août. Ces deux modes de varia- Sécheresse n, vol., décembre

7 Copyright John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de..9. le 9//. 9 MARS 9 Séquence sèche à jours AVR MAI JUIN JUIL AOÛT SEPT OCT NOV bilité sont récurrents pour chaque année de la période 9-99 et des analyses spectrales sur les cycles saisonniers ont montré qu ils s expriment dans deux fenêtres spectrales : entre et jours, et entre et jours [, 9]. Le mode récurrent de variabilité : le signal - jours Pour caractériser le mode dominant, on a réalisé une analyse composite sur la période 9-99 en utilisant cet indice des précipitations régionales filtrées pour sélectionner des phases sèches et humides qui contribuent à plus de % au cycle saisonnier (en rouge sur la figure). Pour une année individuelle, on sélectionne les dates centrales des phases positives que l on note t, et on moyenne toutes les phases positives entre elles jours avant la date centrale et jours plus tard. Une séquence composite moyenne est obtenue, décrivant l évolution moyenne de l indice intra-saisonnier pendant les phases positives de l année considérée. La même moyenne composite est réalisée pour les phases d affaiblissement de la mousson. On moyenne alors séparément toutes les phases positives ensemble et toutes les phases négatives ensemble pour obtenir deux séries synthétisant l évolution moyenne de l indice intra-saisonnier au cours des phases de renforcement et d atténuation de la mousson (figure ). En moyenne sur la période 9-99, on observe entre juin et septembre,9 séquences humides et, séquences sèches. La moyenne est assez élevée puisqu elle atteint une contribution de près % au cycle saisonnier au temps t pour les phases de renforcement (en grisé) et montre des valeurs autour de % pour Séquence sèche à jours Séquence sèche à jours Figure. Exemple de cycle saisonnier pour l année 9 en moyenne régionale sur le Sahel (, N- N ; W- E). Les pluies (mm/jour) apparaissent brutes en blanc et filtrées de manière à éliminer les fluctuations inférieures à jours (en noir) et inférieures à jours (en jaune). les phases d affaiblissement de la mousson. Les structures composites positives et négatives ont une allure quasi symétrique et présentent toutes deux des anomalies assez faibles du signe opposé avant et après la date centrale t. Les séquences sèches et humides durent 9 jours et appartiennent à une fluctuation dont la période est assez courte, autour de jours. Cela atteste la forte domination de la variabilité entre et jours au sein de l intrasaisonnier. Pour analyser l extension spatiale des anomalies de la convection entre et jours, on s intéresse aux anomalies d OLR qui s observent autour des dates centrales des phases de renforcement et d affaiblissement de la mousson. La figure représente un diagramme longitude-temps des différences entre les phases humides et les phases sèches de manière à mettre + % + % + % + % + % en évidence une phase humide typique, les valeurs négatives représentant un renforcement de la convection et t représentant la date centrale des anomalies intra-saisonnières. Ce diagramme montre que cette modulation de la mousson n est pas limitée à la région sahélienne mais appartient à un système de plus grande échelle. En effet, le renforcement de la convection apparaît d abord en Afrique centrale pour ensuite se propager assez loin vers l océan Atlantique avec une vitesse d environ degrés par jour. On peut également observer que ces fluctuations de la mousson persistent pendant près d un mois autour de la date centrale t avec une alternance de séquences humides et sèches sur le Sahel. Une modulation de la mousson à jours L observation des indices pluviométriques filtrés ainsi que les analyses spectrales ont montré qu à ce signal pluviométrique entre et jours se superposait une modulation plus faible de la convection à basse fréquence autour de jours. L examen des indices pluviométriques zonaux bruts montre que ce signal à jours correspond à un minimum de précipitations important au milieu de la saison humide que l on retrouve pour un grand nombre d années sur la période 9-99, avec toutefois une amplitude et une position variable à l intérieur de la saison. Cette baisse de la convection, la mise en place de la mousson et la fin de la saison humide appartiennent à un signal entre et jours dans les analyses spectrales. Pour isoler ces baisses intra-saisonnières de la convection à basse fréquence, on cherche à repérer un minimum de l activité survenant après la date de mise en place de la mousson et avant la fin septembre, % % % % % Date (t jours) ---> (t + jours) Figure. Moyenne composite des séquences humides (jaune) et sèches (blanc) de la pluviométrie sur la bande sahélienne, N- N/ W- E. Les valeurs représentent l importance de l anomalie intra-saisonnière par rapport au cycle saisonnier (en %). Sécheresse n, vol., décembre

8 RAYONNEMENT À GRANDE LONGEUR D'ONDE - HUMIDE-SEC [, N N] Copyright John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de..9. le 9//. W W W W W W W E E E E Figure. Diagramme Hövmoeller de la moyenne composite sur la période de l OLR intégré sur la bande de latitude, N- N entre t - jours et t + jours. Le champ d outgoing longwave radiation (OLR) (Watt/m ) est représenté comme la différence entre la moyenne des phases humides et la moyenne composite des phases sèches de manière à mettre en évidence une phase typique de renforcement de la mousson. La date centrale t est marquée par un trait horizontal et les longitudes W et E par des lignes verticales. Sécheresse n, vol., décembre

9 Copyright John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de..9. le 9//. date moyenne de la fin de la saison des pluies sur le Sahel. Pour ce faire, on construit un indice de la modulation des pluies à basse fréquence sur le Sahel en filtrant entre et jours la moyenne régionale des pluies sur le Sahel entre, N- N et W- E. Une phase sèche intra-saisonnière est détectée par le minimum de cet indice, s il survient après la date de mise en place de la mousson de l année correspondante, et avant le septembre. Sur les ans de la période 9-99, on a sélectionné 9 minima de l activité convective entre et jours avec une dispersion assez forte des dates d occurrences caractérisées par un écart type de jours et une moyenne au août. La moyenne composite de cet indice intrasaisonnier filtré à basse fréquence, centrée sur la date t de ce minimum, est représentée sur la figure 9 entre t - jours et t + jours. Elle fait ressortir une périodicité autour de jours évidente entre t - jours et t + jours. La moyenne des précipitations brutes sur cette région sahélienne (en bas de la figure 9) met en évidence l importance de cet affaiblissement intra-saisonnier de la mousson marquée par une forte baisse de la pluviométrie de près de mm pendant jours qui débute à t - jours, suivie par une remontée pendant plus de jours à partir de t. Conclusion Cette étude régionale de la mousson a permis de décrire des événements qui structurent et modulent le cycle saisonnier de la mousson en Afrique de l Ouest. La mise en place de la mousson est associée à un «saut» de la ZCIT à la fin juin entre deux latitudes d équilibre à N et à N marquant ainsi l installation du régime de mousson en Afrique soudanosahélienne. Ce «saut» de mousson apparaît en moyenne au juin avec un écart type de jours. Cette définition de la mise en place de la mousson diffère de la vision classique du démarrage de la saison des pluies reposant sur la migration saisonnière du FIT à l origine des premières pluies sur le Sahel à la mi-mai. L arrivée de la mousson d été en Afrique de l Ouest peut dès lors se décomposer en deux étapes, la première marquant les premières pluies au Sahel en relation avec la position du FIT, et la seconde caractérisant la mise en place de la mousson à travers l arrivée de la ZCIT aux latitudes soudano-sahéliennes. Aucune relation linéaire significative n a pu être mise en évidence entre ces deux,,9,,,,,9,, étapes du cycle saisonnier. De même, ces dates ne montrent pas de relation avec le cumul pluviométrique annuel. Des analyses composites appliquées à des indices pluviométriques régionaux sur le Sahel ont mis en évidence l existence d un signal intra-saisonnier qui s exprime Indice sahélien [9 99] sur j. Indice sahélien [9 99] brut Date (t j. --> t + j.) Figure 9. Moyenne composite des 9 phases d affaiblissement de la mousson (t) détectées sur la période En haut est représenté le signal pluviométrique moyenné sur la région, N- N et W- E filtré entre et jours, et en bas figure ce même signal mais non filtré. Les séries temporelles (mm/jour) sont centrées sur la date t du minimum intra-saisonnier pluviométrique et représentées entre t - jours et t + jours. à deux échelles de temps distinctes : à jours et à jours. La modulation dominante semble être due à des phases de renforcement et d affaiblissement de la mousson qui durent en moyenne 9 jours et appartiennent à un signal quasi périodique à jours. Sécheresse n, vol., décembre 9

10 Copyright John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de..9. le 9//. L importance de cette description à grande échelle de la variabilité climatique en Afrique de l Ouest pourra être soulignée dans la suite de cette étude à travers l impact agronomique des fluctuations de la mousson au Sahel []. Remerciements Les auteurs tiennent à remercier le NOAA- CIRES Climate Diagnostics Center (Boulder, Colorado) pour la mise à disposition des réanalyses NCEP-NCAR, ainsi que J.-L. Monge au Laboratoire de météorologie dynamique pour la facilité d accès à ces données sur la base CLIMSERV. Ils remercient également H. Laurent pour la mise à disposition des observations pluviométriques de l IRD. Références. Folland CK, Palmer TN, Parker DE. Sahel rainfall and worldwide sea temperature 9-9. Nature 9 ; : -. À paraître dans le prochain numéro de Sécheresse.. Janicot S, Trzaska S, Poccard I. Summer Sahel-ENSO teleconnection and decadal time scale SST variations. Climate Dyn ; : -.. Diedhiou A, Janicot S, Viltard A, de Felice P, Laurent H. Easterly wave regimes and associated convection over West Africa and the tropical Atlantic : Results from NCEP/NCAR and ECMWF reanalyses. Clim Dyn 999 ; : 9-.. Mathon V, Laurent H. Life cycle of Sahelian mesoscale convective cloud systems. Quart J Roy Met Soc ; : -.. Sultan B. Étude de la mise en place de la mousson en Afrique de l Ouest et de la variabilité intra-saisonnière de la convection. Applications à la sensibilité des rendements agricoles. Thèse de doctorat, université de Paris VII,, p.. Sultan B, Baron C, Dingkuhn M, Janicot S. La variabilité climatique en Afrique de l Ouest aux échelles intra-saisonnières. II : applications à la sensibilité des rendements agricoles au Sahel. (soumis à Sécheresse).. Liebmann B, Smith CA. Description of a complete (interpolated) outgoing longwave radiation dataset. Bull Amer Met Soc 99 ; : -.. Kalnay E, Kanamitsu M, Kistler R, et al. The NCEP/NCAR -year reanalysis project. Bull Am Meteorol Soc 99 ; : Poccard I, Janicot S, Camberlin P. Comparison of rainfall structures between NCEP/NCAR reanalysis and observed data over tropical Africa. Climate Dyn ; : Fontaine B, Janicot S. L évolution des idées sur la variabilité interannuelle récente des précipitations en Afrique de l Ouest. La Météorologie 99 ; : -.. Dhonneur G. Traité de Météorologie tropicale. Paris : Météo-France, 9 ; p.. Adefolalu DO. Monsoon onset in West Africa application of satellite imagery. Arch For Meteorol Geophys and Bioclim 9 ; B () : 9-.. Sultan B, Janicot S. Abrupt shift of the ITCZ over West Africa and intra-seasonal variability. Geophys Res Lett ; : -.. Sultan B, Janicot S. The West African monsoon dynamics. Part II : The pre-onset and the onset of the summer monsoon. J Climate ; : -.. Omotosho BJ. Long-range prediction of the onset and the end of the rainy season in West Africa. Int J Climatol 99 ; : Adefolalu DO, Senouci M, Bounoua A, Boukri A. Mean state during the onset phase of the West African monsoon in 99. Arch For Meteorol Geophys and Bioclim 9 ; A () : -.. Le Barbé L, Lebel T, Tapsoba D. Rainfall variability in West Africa during the years 9-9. J Climate ; : -.. Janicot S, Sultan B. Intra-seasonal modulation of convection in the West African monsoon. Geophys Res Lett ; : Sultan B, Janicot S, Diedhiou A. The West African monsoon dynamics. Part I : Documentation of intra-seasonal variability. J Climate ; : 9-. Sécheresse n, vol., décembre