Cycle annuel des caract´ eristiques de surface des deux couverts

evaporative ;

– Sur le site de Nalohou, s’ajoutent au stock d’eau des couches superficielles la longueur de rugosit´e z₀ et l’indice foliaire de la v´eg´etation.

– Les analyses statistiques ont montr´e ´egalement que sur les deux couverts v´eg´etaux, le stock d’eau de la couche (30 cm - 1m) n’a pas la mˆeme dynamique que celle de l’´evapotranspiration r´eelle mesur´ee.

Au-del`a de ces variables, on note `a l’´echelle annuelle une relation statistique faiblement significative entre la fraction ´evaporative et la temp´erature de l’air `a Nalohou (r = -0,14 ; p = 0,007). A Bellefoungou, elle est non significative (r = -0,02 ; p > 0,05) (Tableau 6.2).

Les variables atmosph´eriques choisies semblent alors ne jouer qu’un rˆole marginal. Les fortes valeurs n´egatives obtenues dans les corr´elations totales indiquent la concordance de la saisonnalit´e entre EF_10−14h et le V P D (resp. T ). Toutefois, les faibles corr´elations partielles indiquent la faible d´ependance entre EF_10−14h et ces variables. A Nalohou, parmi les variables atmosph´eriques, la corr´elation partielle entre EF10−14h et T est la seule qui a une significativit´e (r= -0,14 ; p = 0,007). Celle-ci peut ˆetre mise en relation avec la limitation de l’´evapotranspiration r´eelle par la temp´erature pour les plantes de type C4 [Collatz et al., 1992] d’ores et d´ej`a identifi´ee (Chapitre 5, [Mamadou et al., 2014]).

6.2. Cycle annuel des caract´eristiques de surface des deux couverts

6.2.1. Conductance a´erodynamique Ga

Pour le site de culture/jach`ere de Nalohou, la conductance a´erodynamique calcul´ee `a partir de l’´equation (2.72) a une saisonnalit´e peu marqu´ee (Figure 6.5 a). Sa valeur moyenne annuelle est de 100 mm.s⁻¹. Ga d´epasse rarement 150 mm.s⁻¹. En saison humide, elle augmente l´eg`erement pour atteindre son maximum pendant la phase de l’ass`echement de l’atmosph`ere avant que les cultures ne soient r´ecolt´ees et les herbac´ees coup´ees. La rugosit´e de la surface est maximale en cette p´eriode de l’ann´ee (Figure 6.5 d).

La conductance a´erodynamique Ga pr´esente une forte saisonnalit´e `a Bellefoungou. Elle aug-mente en fin de la saison humide o`u elle vaut en 168 mm.s⁻¹ puis atteint un maximum annuel (∼ 300 mm.s⁻¹) pendant la phase de l’ass`echement de l’atmosph`ere, valeur qu’elle conserve en saison s`eche. La d´ecroissance de Ga commence en fin de saison s`eche et continue jusqu’en milieu de saison des pluies. En saison s`eche de l’ann´ee 2009, Ga est deux fois plus grande `a Bellefoungou qu’`a Nalohou. Cet effet est essentiellement du `a la rugosit´e du couvert v´eg´etal. Afin de v´erifier cette affirmation, nous avons trac´e les s´eries temporelles de Ga en fonction de u, u∗, z0 et ^ϕH

ϕm (Figure 6.4).

6.2. Cycle annuel des caract´eristiques de surface des deux couverts

La vitesse du vent mesur´ee par l’an´emom`etre sonique est tr`es peu diff´erente sur les deux sites, mais la rugosit´e n’a pas la mˆeme dynamique. La vitesse de friction u∗ qui caract´erise le cisaillement au-dessus de la surface quant `a elle, est plus ´elev´ee `a Bellefoungou qu’`a Nalohou en toutes saisons (Figure 6.5b). Il en est presque de mˆeme pour le ratio ^ϕH

ϕ_m^{. Une relation lin´eaire apparaˆıt entre Ga}

et u∗ sur les deux sites avec une plus forte sensibilit´e `a Bellefoungou (Figure 6.4 b). Par contre, la corr´elation est pratiquement nulle entre Ga et la vitesse du vent (Figure 6.4 c). Sur les deux sites, la relation entre Ga et la longueur de rugosit´e indique une augmentation de Ga quand la rugosit´e augmente. Ga est fonction de la vitesse de friction elle mˆeme fonction de la rugosit´e. La conductance a´erodynamique n’est pas sensible `a la convection repr´esent´ee ici par le rapport ^ϕH

ϕm ` a Nalohou tandis qu’une l´eg`ere relation semble apparaˆıtre `a Bellefoungou (Figure 6.4 d).

Figure 6.4 – Relations entre la conductance a´erodynamique et la longueur de rugosit´e (a), la vitesse de friction (b) et la vitesse du vent mesur´ee par l’an´emom`etre sonique (c) et (d) le rapport entre les fonctions de stabilit´e pour le flux de chaleur sensible et celle de la quantit´e de mouvement `

phi

H

/phi

m

Figure 6.5 – Cycle annuel des moyennes 10-14 h de (a) la conductance a´erodynamique, (b) la vitesse du vent mesur´ee par l’an´emom`etre sonique, (c) la vitesse de friction, (d) du rapport entre les fonctions de stabilit´e pour le flux de chaleur sensible et celle de la quantit´e de mouvement et (e) la longueur de rugosit´e `a Nalohou (gris) et `a Bellefoungou (noirs) de 01/07/08 `a 01/07/10. Les traits gris et noirs repr´esentent les moyennes glissantes sur 20 jours. Les fonds rose et bleu indiquent les saisons s`eche.

6.2. Cycle annuel des caract´eristiques de surface des deux couverts

6.2.2. Conductance de surface Gs et coefficient de d´ecouplage Ω

Les dynamiques de Gs et de Ω sur les deux couverts v´eg´etaux sont pr´esent´ees sur la figure (6.6). Leurs dynamiques s’apparentent globalement `a celle du flux de chaleur latente c’est-`a-dire faible en saison s`eche et ´elev´ee en saison humide. Pendant la saison s`eche, quand le sol est nu `a Nalohou,

Gs est inf´erieure `a 1 mm.s<sup>−1</sup> alors qu’`a Bellefoungou, elle est trois fois plus importante (Gs ∼ 3 mm.s⁻¹). Le coefficient de d´ecouplage est presque nul sur les deux sites. Ce qui implique que la surface et l’atmosph`ere sont fortement coupl´ees en saison s`eche.

Figure 6.6 – Cycle annuel des moyennes 10 - 14 h de : (a) la conductance de surface et (b) du coefficient de d´ecouplage `a Nalohou (points gris) et `a Bellefoungou (points noirs) de 01/07/08 `a 01/07/10. Les fonds rose et bleu indiquent les saisons s`eche et humide.

Pendant la saison humide, en particulier apr`es le saut de mousson, la v´eg´etation n’est plus li-mit´ee en eau. Gs atteint des valeurs maximales de ∼ 20 mm.s<sup>−1</sup> sur les deux sites pendant l’ann´ee 2009. Les moyennes de Gs de la saison humide de cette ann´ee sont aussi similaires sur les deux couverts v´eg´etaux (13 mm.s<sup>−1</sup>). Les valeurs moyennes de conductance de surface obtenues sur la forˆet pendant la saison humide sont comparables `a celles trouv´ees par [Zhang et al., 2012] en climat temp´er´e sur une forˆet en Chine (12 mm.s⁻¹). On ne dispose pas de r´ef´erence pour le site de la forˆet en zone soudanienne, car aucune ´etude ant´erieure n’a ´et´e effectu´ee sur ce type de couvert. Sur le site de culture de Nalohou, la conductance de surface (Gs = 13 mm.s⁻¹) est proche de la valeur obtenue par [Bagayoko et al., 2007] au dessus d’une culture (entre 12 et 20 mm.s⁻¹) dans la mˆeme zone climatique au Burkina – Faso.

Pendant la saison humide l’eau est disponible, Ω vaut 0,5 `a Nalohou et 0,4 `a Bellefoungou signifiant que mˆeme en saison des pluies le d´ecouplage entre la surface et l’atmosph`ere est incomplet dans cette r´egion et pour ces couverts v´eg´etaux. A Bellefoungou, le coefficient de d´ecouplage est l´eg`erement inf´erieur `a celui de Nalohou. La rugosit´e du couvert favorise le m´elange entre le haut

de la canop´ee et l’atmosph`ere et permet ainsi `a l’air de la couche limite de surface de p´en´etrer dans la canop´ee. Ce r´esultat est en accord avec la litt´erature o`u le coefficient de d´ecouplage Ω est g´en´eralement inf´erieur sur les forˆets [Jarvis & McNaughton, 1986 ; Granier et al., 1996 ; Vourlitis et al., 2008 ; Wullschleger et al., 2000] que sur les zones de cultures [Jarvis & McNaughton, 1986]. Dans les conditions de couplage partiel, [Wilson&Baldocchi, 2000] ont montr´e que l’´evapotranspiration est contrˆol´ee `a la fois par le rayonnement net, l’humidit´e du sol, la conductance de surface et le d´eficit de pression de vapeur saturante.