La Variabilité intra-saisonnière de la pluie au dessus du golfe de guinée et en Afrique Centrale

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1 La Variabilité intra-saisonnière de la pluie au dessus du golfe de guinée et en Afrique Centrale P.H Kamsu-Tamo 1,2,3,S. Janicot 1, D. Monkam 3 1 LOCEAN-IPSL/IRD/UPMC, Paris, France 2 LAMEPA, Univ. de Yaoundé I, Yaoundé, Cameroun 3 LPA, 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

2 Les facteurs climatiques La latitude Le relief La végétation L hydrologie

3 Les climats d Afrique Africa map of the Köppen-Geiger climate classification (Peel et al, 2007) Le climat équatorial : T C élevée, pluies continues - Couvert végétale varié (Herbacées, buissons et arbustes, arbres ~ 50 m de ht) - Animaux de petites tailles Le climat de savane : saison sèche longue, T C très élevée vastes étendues d herbes et de buissons, arbustes, moins d animaux, mais de plus grosse taille Les moussons: saison de pluie liée au flux de masse d air océanique et saison sèche lié au flux de masse de continentale

4 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

5 Cycle Annuel moyen des précipitations Couleur :Pluie -TRMM (mm/j) Vecteur : Vent horizontal à 925 hpa (m/s)

6 Cycle Annuel moyen des précipitations Couleur :Pluie -TRMM (mm/j) Vecteur : Vent horizontal à 925 hpa (m/s) 6

7 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 7

8 Cycle Annuel moyen des précipitations Couleur :Pluie -TRMM (mm/j) Vecteur : Vent horizontal à 925 hpa (m/s) Activité pluvieuse sur le sahel Eté Boréal Première saison de pluie dans le golfe de guinée Deuxième saison de pluie dans le golfe de guinée Eté Austral Eté Austral 8

9 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 Première saison de pluie dans le golfe de guinée Activité pluvieuse sur le sahel Deuxième saison de pluie dans le golfe de guinée Qu est ce qui régit la distribution des pluie au cours de la saison? Eté Austral Eté Boréal Eté Austral 9

10 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) 10

11 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? 11

12 1999 (Mars) Motivations 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. 12

13 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) 13

14 Données et Méthodes Données Activité convective OLR-NOAA, TB-CLAUS Activité pluvieuse TRMM-3B42, GPCP Dynamique atmosphérique ERAI (geopotentiel, Vent, ) Méthodes L ACP (ou EOF) et ses variantes : pour la localisation spatiale des structures dominantes utile pour la définition des indices régionaux 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

15 Résultats obtenus les modes de variabilité (détection, mécanisme, prédicteurs potentiels) Prévision et modes de variabilité (représentativité, potentiel d utilisation) 15

16 Les modes de Variabilité de la convection (Premier mode ACP du signal 2-90 jours) NOAA: OLR / MAMJ TRMM : rainfall / MAMJ Fort pôle de Convection sur la côte guinéenne. Faible signal opposé à l ouest. 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 16

17 Les modes de Variabilité de la convection (Analyses SSA des principaux modes et Classification par la CHA) 3 Principales bandes de périodicité: j (21% de la variance), 8-22-j (33% de la variance) 2-8-j (30% de la variance) 17

18 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. 18

19 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 February- July over 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. 19

20 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) 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

21 MERCI POUR VOTRE ATTENTION 21

22 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: /s 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 22

23 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.

24 La classification climatique Les classifications modernes essaient de se baser sur : des mesures objectives de paramètres mesurables à l'origine du climat : la température, l'humidité, l'hydrométrie, la pluviométrie, l'ensoleillement, la vitesse des vents, etc.; et sur l'analyse statistique. Il existe deux grands types de classification : les classifications établies avec les uniques données climatiques (température, hygrométrie, pluviométrie,...) coe la classif de Köppen- Geiger et les classifications qui prennent en comptes certaines données écologiques comme la classif de Holdridge.

25 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

26 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)

27 Contexte & motivations (Bref aperçu des resultats AMMA concernant les échelles régissant la mousson ouest africaine) 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) 3-10 jours: Kiladis et al. 2006, Mounier et al jours: Mounier et al., 2008, Janicot et al jours: Matthews 2004, Janicot et al., 2009 L échelle spatiale Méso-échelle Synoptique L échelle temporelle variabilité intrasaisonnière variabilité interannuelle variabilité décennale 27

28 Les modes de Variabilité de la convection (Analyses SSA des principaux modes et Classification par la CHA) 3 principales bandes de périodicité: 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) 28