La figure 5.10 (a) montre les distributions des bases par nuages de mi-niveau observés et par colonnes nuageuses sur ces deux sites. À Niamey, pour l'ensemble de l'année, les bases de nuages varient entre 2550 m et 7650 m avec un pic vers 5000 m. Un histogramme comparable est obtenu pour le seul mois de juin avec des bases de nuages moins élevées. A BBM, les bases de nuages varient entre 4000 m et 8400 m avec un pic vers 5600 m. Les distributions des bases par colonnes (en traits pointillés) sont comparables aux distributions des bases par nuages de mi-niveau observés (en traits pleins). Comparée à la distribution des bases de nuages de mi-niveau obtenues avec les données de CloudSat-CALIPSO, les distributions des deux sites sols indiquent des bases de nuages plus élevées puisque en Afrique de l'Ouest, le pic est situé vers 4500 m. A Niamey, on observe une augmentation des bases de nuages en JFM, avec un pic vers 6000 m, suivie d'une diminution avec un minimum d'environ 4600 m en octobre et novembre (cf. Fig. 5.11). Pendant la période de mousson, la hauteur des nuages reste proche de 5100 m.
Figure 5.10: Distributions (a) des bases, (b) des sommets et (c) des épaisseurs détectés par nuages (traits pleins) et par colonnes (traits pointillés) obtenues à partir de la station mobile ARM à Niamey (Niger) en 2006 (trait épais bleu) et juin 2006 (trait fin bleu), à Bordj Badji Mokhtar (BBM) (Algérie) en juin 2011 (trait fin noir) et avec les données satellites de CloudSat-CALIPSO de juin 2006 à mai 2010 pour toute l'Afrique de l'Ouest [3.575- 31.575°N, 14.78°W-28.47°E] (trait rouge).
Figure 5.11: Cycle saisonnier des bases des nuages de mi-niveau détectés à Niamey en 2006.
Les bases des nuages à BBM sont légèrement supérieures à celles de Niamey en juin 2006, surtout le matin de 0000 UTC à 0600 UTC (cf. Fig. 5.12 (a)). Les données de radiosondages indiquent que les bases de nuages détectées à cette station sont à la même altitude que le sommet de la Saharan Residual Layer le matin (à 0300 UTC et 0600 UTC) (cf. ligne grise sur la figure 5.12 (a)); cela peut expliquer les hautes altitudes des bases à BBM. Notez qu'à BBM certaines bases de nuages pourraient être sous-estimées car la détection des nuages à partir du lidar peut correspondre à des précipitations.
Les distributions des sommets de nuages de mi-niveau à Niamey en 2006 et en Afrique de l'Ouest sont comparables. Les sommets de nuages avec ces deux jeux de données vont de 3000 à 8500 m avec un pic vers 5500 m (cf. Fig. 5.10 (b)). Durant la période de mousson, Kollias et al. (2009) ont également noté que ces nuages ont un sommet moyen mensuel de 6000 m d'altitude. En juin, à Niamey, les sommets varient principalement entre 5000 et 7000 m. A BBM, les données sont obtenues à partir d'un lidar seulement qui a tendance à sous-estimer le sommet des nuages du fait de l’atténuation du signal par les gouttelettes d’eau liquide, cela peut donc avoir un impact sur la précision de la détection de l'altitude des sommets des nuages. Pour cette raison, nous ne nous étendons pas sur ces distributions; cependant, elles sont mises à titre indicatif puisque par rapport aux distributions réalisées avec les données de Niamey, les distributions réalisées avec les données de BBM sur le mois de juin par objets nuageux et par colonnes sont assez comparables. Notons toutefois des sommets plus élevés à BBM par rapport aux deux autres jeux de données en raison de quelques nuages de mi-niveau élevés en début de période (7, 8 et 9 juin).
Finalement, pour les deux sites confondus, davantage de différences entre les distributions des sommets par nuages de mi-niveau observés et par colonnes nuageuses se remarquent comparées aux distributions des bases. Cela indique donc une plus grande variabilité des sommets pour un nuage donné que leurs bases.
Figure 5.12: Cycles diurnes (a) de l'altitude des bases des nuages et (b) des épaisseurs des nuages moyennés par colonnes observées à Niamey en juin 2006 (en bleu) et à BBM en juin 2011 (en noir). Les cycles diurnes de la SAL à Niamey (en orange) et de la SRL à BBM (en gris) sont également tracés.
La plupart des nuages de mi-niveau ont une faible extension verticale (Fig. 5.10 (c)). En effet, à Niamey, 342 nuages de mi-niveau ont une épaisseur inférieure à 500 m et 83 ont une épaisseur comprise entre 500 m et 1000 m. Ainsi, 88% des nuages ont une épaisseur inférieure à 1 km alors que Riihimaki et al. (2012), dans le Pacifique, n'en trouvaient que 50% avec des instruments de mesures similaires. Très peu de nuages ont une épaisseur supérieure à 1000 m, avec seulement 47 qui ont une épaisseur comprise entre 1000 m et 2000 m et 10 qui sont plus épais que 2000 m. Ces nuages plus épais sont principalement observés pendant la période de mousson (cf. Fig. 5.13). Durant cette même période, Kollias et al. (2009)
observent que ces nuages ont une épaisseur de 1000 m en moyenne mensuelle. Selon la figure 5.10, à Niamey, l'épaisseur est d'environ 460 m et 520 m en juin en moyenne. A BBM, on trouve une épaisseur moyenne de 570 m, similaire à celle de Niamey. Dans les trois cas étudiés (2006, juin 2006 et juin 2011), l'épaisseur obtenue à partir des objets nuageux est inférieure à celle obtenue par colonnes ; cela s'explique par le fait qu'il y a une forte variabilité des sommets (et faible des bases) des nuages par colonnes. Néanmoins, cela confirme qu'il y a des nuages géométriquement plus fins à Niamey qu'à BBM. La variation d'épaisseur par colonne nuageuse durant le cycle diurne indique que les épaisseurs à Niamey sont toutefois plus grandes que celles à BBM tôt le matin (cf. Fig. 5.12 (b)). Cela peut être dû au lidar qui ne voit pas au travers des nuages épais et par conséquent manque les nuages les plus profonds. Pendant la journée, les épaisseurs sont comparables (cf. Fig. 5.12 (b)). Ces premiers résultats sont en accord avec la climatologie de CloudSat-CALIPSO (cf. Fig. 5.10). L’analyse de la variation saisonnière des épaisseurs de nuages (Fig. 5.13) n’indiquent pas de fluctuations saisonnières particulières.
La comparaison des fréquences d'occurrence des nuages obtenues à partir de la combinaison radar-lidar des données sol et spatiales (Bouniol et al. 2012; Protat et al. 2014) montre une plus forte occurrence des nuages de mi-niveau avec les données spatiales. Protat
et al. (2014) expliquent cette différence par le fait que le lidar CALIPSO est capable de détecter des nuages dans les basses couches alors que le lidar au sol peut être éteint soit par des nuages liquides dans les basses couches soit par une grande quantité d'aérosols comme ce que l'on a pu observer dans la région de Niamey. Cela peut donc expliquer pourquoi la combinaison CloudSat-CALIPSO permet de détecter des bases plus basses ainsi que des nuages plus épais. Toutefois, s'il n'y a pas de nuage dans les basses couches au-dessus des instruments sols, ceux-ci devraient être capables de bien détecter la base des nuages puisque ces masses correspondent au premier signal rencontré.
Figure 5.13: Cycle saisonnier des épaisseurs des nuages de mi-niveau détectés à Niamey en 2006.