Analyse des champs de haute altitude

L’objectif est ici de documenter la signature dynamique et thermodynamique en altitude de l’Onset et éventuellement des précurseurs à ce déclenchement. Pour ce faire, on s’intéresse aux champs de géopotentiel, de température et de vent à 200 hPa.

Pour chaque année étudiée (Figure II-11), une signature univoque du déclenchement de la Mousson Ouest Africaine est une inversion rapide du gradient de géopotentiel. Ce changement radical se traduit par une modification importante de la dynamique de cette région.

Ainsi, d’Avril à l’Onset, le gradient méridien (sud – nord) de géopotentiel est négatif. Des hautes pressions se situent au niveau de l’équateur. Lors de l’Onset, on observe une inversion rapide de ce gradient méridien, qui devient positif, entraînant un changement

1999 2000 Différence entre 99-00 Précipitations Convective Sahel 353 mm 349 mm 4 mm 1,13%

Précipitations Convective Côte 1276 mm 1046 mm 230 mm 18,02% Précipitations Grande Echelle

Sahel ^{505 mm 310 mm 195 mm 38,61%} Précipitations Grande Echelle

Chapitre II: Comparaison entre deux saisons de Moussons Africaines

a b

Figure II-11 : Diagrammes Hovmüller temps/ latitude du géopotentiel à 200 hPa (a) de la saison 1999 (b) de la saison 2000. Superposé en contour blanc, le STJ (10 m.s^-1), en contour noir le TEJ (10 m.s^-1), en

pointillé l'Onset de la saison.

L’étude plus précise de cette installation, en examinant le géopotentiel à un instant donné avant, pendant et après l'Onset (Figure II-12) montre qu’il s’agit d’une extension de la haute pression arabique vers l’ouest. La "langue" de haute pression correspondante traverse l'Afrique de l'Ouest pour atteindre le Golfe de Guinée. A partir de cet état initial du géopotentiel, s'en suit une étape transitoire où cette langue diminue d'intensité et se décale vers le nord. Cette étape correspond à l'Onset. Après l'installation de la mousson, la langue bien installée au-dessus du Sahara, s'étend du Golfe Arabique à l'Atlas Marocain et à la Mauritanie.

a b c

Figure II-12 : Coupe horizontale à 200 hPa du géopotentiel (a) avant, (b) pendant (c) et après l’Onset. Superposé en noir, le domaine d’étude des diagrammes Hovmüller.

En ce qui concerne les vents, le Jet d’Ouest Sub Tropical se situe lors de la période de pré – mousson entre 15° et 25° N et présente de fortes oscillations latitudinales (Figure II-14). Il migre ensuite vers le nord, pour atteindre une latitude de plus de 30° N. Cette migration s’effectue au même moment que le changement de gradient du géopotentiel. Cette migration du jet associée à la mise en place de la langue de haute pression résulte sans doute du cycle saisonnier solaire. En effet, la localisation de la Zone de Convergence Inter Tropicale (ITCZ)

Chapitre II: Comparaison entre deux saisons de Moussons Africaines

et donc de la branche ascendante des cellules de Hadley est fortement influencée par le maximum d’ensoleillement. Le décalage de l’ensoleillement maximum au sol vers le nord entraîne une migration similaire de l’ITCZ. La branche subsidente des cellules de Hadley située au nord de l’ITCZ, génératrice de vent d’Ouest à haute altitude (Chapitre I, section 3.8), suit cette migration et modifie ainsi la localisation du Jet d’Ouest Sub Tropical.

Pour les champs de température, on observe pour les deux années, après l’Onset, entre 25° et 30° N, un maximum (Figure II-13). Ce maximum associé à la haute pression arabique crée un fort gradient positif sur l’axe Sud – Nord. Ce maximum diminue d’intensité lors du recul de la mousson.

a b

Figure II-13 : Diagrammes Hovmüller temps/ latitude de la température à 200 hPa (a) de la saison 1999 (b) de la saison 2000. En pointillé l'Onset de la saison. Superposé en contour blanc, le STJ (10 m.s^-1), en

contour noir le TEJ (10 m.s^-1).

On observe également, après l’Onset, l’installation du Jet d’Est Tropical situé entre 0° et 10° Nord (Figure II-14). Cette installation résulte de l’inversion du gradient de géopotentiel, de l’apparition du gradient de température et du retrait du STJ.

Chapitre II: Comparaison entre deux saisons de Moussons Africaines

saisonnier du soleil, qui se déplace vers le sud, permet le retour du STJ à sa localisation initiale, entraînant la diminution du TEJ, puis sa disparition.

L’étude des diagrammes Hovmüller temps/latitude des champs dynamiques et thermodynamiques réalisée précédemment a révélé des différences importantes entre les années 1999 et 2000 portant essentiellement sur l'intensité.

Une étude plus détaillée reposant sur l’évolution temporelle du gradient du géopotentiel et de sa localisation confirme que avant l’Onset le géopotentiel pour l’année 2000 est plus fort que pour l'année 1999 (Figure II-15a), provoque un gradient négatif du sud vers le nord. Lors de la pleine activité de la mousson, la présence du maximum de géopotentiel (qui est localisé entre 20° et 30°N), et du gradient associé, ne se prolonge pas en 2000 aussi longtemps que pour 1999, et surtout présente de fortes variations d'intensité. Enfin, la haute pression entame son recul plus tôt en 2000, ce qui inverse le gradient de géopotentiel plus rapidement (Figure II-15b). Toutes ces variations d’intensité vont dans le sens d'une modulation importante du TEJ.

a b

Figure II-15 : Evolution temporelle (a) gradient maximum de géopotentiel (m²s^-²), et (b) de sa latitude (°) pour les années 1999 (bleu) et 2000 (rouge). En pointillé les Onset des saisons (bleu : 1999 et rouge : 2000).

De même cela influe sur le Jet Sub Tropical. Avant l’Onset, le plus fort gradient de géopotentiel en 2000 implique une vélocité plus forte du jet. On observe une migration moins

Chapitre II: Comparaison entre deux saisons de Moussons Africaines

rapide vers le Nord en 2000, bien que le gradient réalise cette migration. Lors de la mousson après l’Onset, le plus fort gradient de géopotentiel en 1999 se traduit par un TEJ plus véloce que celui de 2000. La plus grande stabilité temporelle du gradient permet aussi au TEJ de 1999 de perdurer plus longtemps, alors que celui de 2000 s’affaiblit de façon importante et rapide.

Il en est de même pour la masse d'air chaud associée à ce maximum de géopotentiel qui s'installe après l'Onset. Cette masse d’air est moins homogène et surtout moins stationnaire en 2000 qu’en 1999. Cette différence influence de la même façon l’intensité du TEJ puisque le gradient de température sera moins important.

Ces importantes différences dynamique et thermodynamique impactent fortement le faciès de la Mousson Ouest Africaine et pourraient donc expliquer que l’année 1999 présente un bilan pluviométrique excédentaire par rapport à l’année 2000.

Comment la dynamique atmosphérique peut-elle impacter ce bilan ?

Les travaux précédents réalisés en particulier par Fontaine et Janicot (1992) ont montré que l’installation et la plus forte vélocité du TEJ sont les principaux signaux de l'intensité de la Mousson Africaine de l'Ouest. Ceci semble être confirmé ici. Ce jet est identifié comme la branche supérieure de la cellule de type Walker, qui présenterait le flux de mousson comme branche inférieure. Un fort TEJ serait donc généralement associé à un flux de mousson intense. Ainsi, en 1999, gradients de température et de géopotentiel plus intenses conduiraient à une migration du STJ plus nette et plus rapide favorisant l’installation d’un TEJ plus précoce et plus stable. Par répercussion le flux de basse altitude sera plus intense apportant plus d'humidité, plus loin sur le continent, ce qui permet d’obtenir une mousson plus humide.