Définition de la bande intertropicale

Le bassin du Congo se situe dans la bande intertropicale qui est une région complexe dont la définition et l’extension géographique changent en fonction des champs disciplinaires, chacune des définitions se complétant et apportant de nouveaux éléments importants à prendre en compte dans cette thèse.

2.1.1. Perspective astronomique

La bande intertropicale est définie comme l'ensemble des régions situées entre les tropiques, dont les limites précises, compte tenu de l’obliquité (inclinaison de l’axe de rotation de la Terre par rapport à l’axe perpendiculaire au plan de l’écliptique), sont actuellement situées entre N 23°26'14" et S 23°26'14". Ces deux parallèles définissent ainsi l'ensemble des régions où le Soleil apparaît au zénith au moins une fois dans l’année, notamment au solstice de juin dans l'hémisphère nord, au solstice de janvier dans l'hémisphère sud, ainsi que lors des équinoxes à l'équateur. Cette limite géographique actuelle, qui est à la base-même de la définition des saisons dans les 2 hémisphères, varie sans cesse en parallèle avec l’inclinaison terrestre (obliquité variant entre 21,8° et 24,4°) selon une périodicité de 41 000 ans, et actuellement se redresse d'environ 0.46" par an ou environ 1 degré tous les 7 800 ans. La configuration orbitale des climats et des paléoclimats est ainsi soumise à des cycles tels que : i) théorisés par Milanković en 1911, ii) confirmés à postériori par les travaux de Hays, Imbrie et Shackleton (Hays et al., 1976), et iii) modélisés depuis quelques décennies (Berger et Loutre, 1991; Laskar et al., 2011). Il est ainsi apparu que l'extension latitudinale de la zone intertropicale a varié par le passé, engendrant ainsi des changements considérables dans l'énergie radiative reçue du soleil à la surface terrestre.

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2.1.2. Perspective météorologique

Le domaine intertropical est délimité par les cellules de Hadley, vastes zones de hautes pressions atmosphériques caractérisées en surface par des vents d'est secs et de vitesse constante, les alizés (de NE dans l’hémisphère nord et de SE dans l’hémisphère sud), et des vents d'ouest en altitude au sommet de la troposphère. La transition entre les vents de surface et ceux d'altitude s'opère (Figure 3) : i) entre les cellules de Hadley et les cellules de Ferrel par la subsidence des masses d’air froides et sèches et la génération des alizés vers 30° de latitude N et S, et ii) au niveau de la Zone de Convergence Intertropicale (ZCIT), équateur météorologique, où la masse d’eau surchauffée qui s’évapore est repoussée en altitude par la force des alizés. Des précipitations accrues signent la condensation de l’humidité transportée en altitude au niveau de la ZCIT, générant ainsi les phénomènes de moussons (Leroux, 2001; Persson, 2006; Frierson et al., 2007; Johanson et Fu, 2009). Cependant, les cellules de Hadley ne sont pas fixes dans le temps. Leur extension géographique dépendant de plusieurs paramètres météorologiques, et notamment de la sinuosité des courants jets subtropicaux (Shepherd, 1987), elle-même guidée par l’aléa des turbulences atmosphériques et par les ondes de gravité (induites par la « force » de Coriolis) telles que les ondes de Rossby (Shepherd, 1987; Chelton et Schlax, 1996; Kaladze et al., 2008; Ruan et al., 2014). La dynamique atmosphérique est détaillée dans la suite de ce chapitre (cf. partie 2.2).

2.1.3. Perspective climatologique

2.1.3.1. Classification de Köppen (1918)

La première classification climatologique mondiale est due à Wladimir Köppen dès 1900. Il a ainsi été établi que l’extension géographique de la bande intertropicale est délimitée par l’isotherme 18°C du mois le plus froid de chaque hémisphère (janvier dans l’hémisphère nord, juillet dans l’hémisphère sud, Figure 2a; Köppen, 1918; Peel et al., 2007). Köppen introduit également dans sa classification le critère d’aridité basé sur une relation mathématique qui tient compte des températures annuelles :

43 Ce critère supplémentaire retire du climat tropical toute région possédant le bon critère thermique dès lors que les précipitations annuelles sont trop faibles. En Afrique, ceci a pour conséquence d’exclure la bande sahélienne du climat tropical (Figure 2a).

2.1.3.2. Classification de Martonne (1926)

Une autre méthode permet également de définir l’aridité selon un indice qui tient compte à la fois des températures et des précipitations annuelles (de Martonne, 1926):

Indice d’aridité = Précipitations annuelles / (Températures annuelles + 10)

Toute région ayant un indice inférieur ou égal à 7,5 est considérée aride et toute région ayant un indice supérieur ou égal à 30 est considérée humide, fournissant ainsi une large gamme d’environnements intermédiaires depuis la zone semi-désertique jusqu’au climat équatorial perpétuellement humide (Figure 2b)

Cette méthode de calcul présente l’avantage, par rapport à la méthode de calcul de Köppen (1918) qui n’illustre que les régions arides subtropicales, de considérer également les régions polaires au titre des régions arides. Cependant, dans le cas des régions tropicales, les deux méthodes se valent et sont complémentaires dans la mesure où Köppen (1918) impose une limite nette entre le climat tropical et le reste du monde, Martonne (1926) fournit d’avantages de renseignements sur les environnements intermédiaires au sein du climat tropical (Figure 2b).

44 Figure 2 Représentation des régions tropicales et arides. Les données de températures et précipitations annuelles nécessaires à la construction de ces cartes sont issues des données de Hijmans et al. (2005), calculées sur une moyenne entre 1960 et 1990. a) Extension géographique du climat tropical selon la classification de Köppen (1918). Les zones en vert foncé correspondent au climat tropical vrai (températures moyennes du mois le plus froid supérieures à 18°C, précipitations annuelles supérieures à l'équation : 20*Températures annuelles + 140 ; en vert clair les régions thermiquement tropicales mais définies comme constitutives du climat sec ; en jaune les régions correspondant au climat sec.

b) Représentation des zones arides en fonction des méthodes de Köppen (1918) en jaune et Martonne (1926) en rouge.

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