2.5 Analyse en réseau de neurones des Coastals Jets Chiliens et Péruviens et de
2.5.2 La Clusterisation hiérarchique agglomérative (HAC)
La HAC dresse dans une première étape une classification hiérarchique des 64 proto- types (ou vecteurs de références) de la carte de Kohonen en n classes. A chaque étape du HAC, les deux prototypes les plus proches sont agrégés en accord avec le critère de Ward (Ward (1963)), basé sur une distance Euclidienne. La distance entre A et B, de poids PAet
PB et de barycentre GAet GB est ainsi définie par : d(A, B) = PPAA+PPBBd(GA, GB). Ce critère
permet d’estimer à chaque étape un minimum local de l’inertie intra-class (somme des inerties des différents prototypes). La HAC, combinée au critère de Ward, a pour but d’ob- tenir une classification telle que chaque élément d’un cluster soit aussi proche que possible des éléments de ce cluster et aussi loin que possible des autres clusters. Après plusieurs tests, nous avons choisi d’appliquer cet algorithme sur n = 10 classes, ce qui nous permet de décrire correctement la variabilité des zones étudiées.
2.5. Analyse en réseau de neurones des Coastals Jets Chiliens et Péruviens et de la position de l’anticyclone subtropical
2.5.3 Liens entre les vents Péruviens, Chiliens et la position de l’anticy-
clone subtropical
L’algorithme SOM a donc décomposé les événements en une carte de 8 x 8 neurones et chaque neurone contient un certain nombre d’événements. L’analyse HAC a alors permis de dresser une classification des ces neurones en 10 clusters (classes) distinctes sur une carte de Kohonen. Chaque cluster représente une situation moyenne du vent au niveau du Pérou et au niveau du Chili et de la pression au niveau de la mer dans la boîte SEP. Une cluster située à proximité d’une autre cluster signifie que les événements contenus dans ces clusters sont proches les uns des autres. La figure 2.3 présente cette carte : les couleurs délimitent les clusters et le pourcentage indique leurs occurrences respectives. On notera de plus que certains événements sont plus fréquents que d’autres, par exemple, le Cluster 1 a une occurrence de 14.5% alors que celle du Cluster 3 est de 7.2%. Néanmoins, l’analyse présente une bonne répartition des neurones sur les clusters. Les couleurs rouges sur la figure 2.3 représentent comme nous allons le voir ensuite les événements de CJs Chiliens. Comme on pouvait s’y attendre, les trois clusters les représentant sont proches les uns des autres. Il en est de même pour les CJs Péruviens, la couleur bleue les représente, ils sont aussi répartis dans des clusters proches les uns des autres.
La figure 2.4 représente pour chaque cluster les différentes situations associées à un type d’événements (comme des CJs Chiliens en Eté ou des CJs Péruviens en Hiver). La figure 2.5 représente leur répartition mensuelle. Nous proposons donc maintenant une analyse Cluster par Cluster :
• Cluster 1 : Cet événement a une occurrence de 14.5%, toute l’année mais est plus fréquent pendant le printemps et l’Eté Austral (cf. figures 2.4 et 2.5). C’est l’événe- ment le plus fréquent de toutes les classes. La pression au niveau de la mer présente des anomalies négatives de 2hPa centrées sur 38˚S-92˚W. Dans la boîte Péruvienne, associées à ces patterns de pression, de faibles anomalies de vent d’environ 0.5m/s sont présentes, il est de même dans la boîte CHILI où ces anomalies atteignent - 3m/s. Ce Cluster ne représente donc pas une situation de CJs Chiliens ou de CJs Péruviens.
• Cluster 2 : L’occurrence de ce cluster est de 7.5%, toute l’année sans une saisonna- lité particulière. La SLP présente un maximum d’anomalies négatives de 1hPa près de la côte Chilienne vers 75˚W et centrée à 38˚S et un fort gradient de pression en dessous. Dans la boîte PEROU, une faible anomalie positive de vent est associée à ces conditions et se présente sous la forme d’un noyau centré sur 15˚S -72.5˚W. Cet événement peut correspondre à une phase de transition entre un événement de
FIG. 2.3: Carte de Kohonen issue des analyses SOM et HAC (cf. texte). Le pourcentage représente l’occur-
rence de chaque cluster. Les couleurs correspondent aux classes associées à chaque type de variabilité (rouges pour les CJs Chiliens, bleus pour les CJs Péruviens et vert pour les autres types de variabilité.)
vent fort au Pérou et les conditions normales. Dans la boîte CHILI, des anomalies négatives de vent de 2m/s arrivent en même temps.
• Cluster 3 : Cette situation a une occurrence de 7.2% avec une saisonnalité marquée (figure 2.5). En effet, cet événement est fréquent d’Avril à Septembre, particulière- ment les mois de Juin, Juillet et Août. Dans la boîte SEP, la pression présente un anticyclone centré sur 35˚S-94˚W, les anomalies de pression atteignent 1.5hPa. Dans la boîte PEROU, de fortes anomalies positives de vent sont associées à ce cluster. Elle forme un noyau de fortes anomalies positives de vent de 3m/s, centré sur 15˚S-77˚W et qui s’étend sur un rayon de 130km. Ce cluster représente donc les CJs Péruviens que nous avons mis en évidence dans la partie 2.2. De plus, l’événement du 25 Juillet (cf. figure 2.1) fait partie de ce Cluster. Dans la boîte CHILI, de faibles anomalies de vent accompagnent ces forts CJs au niveau du Pérou.
• Cluster 4 : Ce cluster a une occurrence de 11% mais représente particulièrement 55
2.5. Analyse en réseau de neurones des Coastals Jets Chiliens et Péruviens et de la position de l’anticyclone subtropical
des événements au Printemps et en Eté Austral. On peut considérer ces événements comme des conditions neutres : la SLP présente de faibles anomalies négatives au Sud de 40˚S et de très faibles au dessus. Les anomalies de vent associées sont elles aussi très faibles aussi bien dans la boîte CHILI que dans la boîte PEROU.
• Cluster 5 : Il s’agit de situations qui arrivent 6.1% du temps, avec la saisonnalité associée au CJs Péruviens : Hiver Austral. Les conditions de pressions indiquent une forte anomalie positive de pression d’environ 2hPpa, centrée sur 33˚S-92˚W et qui s’étend sur un rayon de 10˚. Ces conditions ressemblent à celles propices à un CJ Péruvien. Les vents associés dans la boîte PEROU le confirment : on trouve un noyau de fortes anomalies positives de vent de 2.5m/s, centré sur 15˚S-77.5˚W et qui s’étend sur un rayon de 55km. Ce cluster est donc représentatif d’événements CJs Péruviens.
• Cluster 6 : Cette situation se produit 13.2 % du temps et est plus fréquente pendant l’hiver austral. Elle représente de fortes anomalies négatives de pression de 4.5hPa qui sont centrées à 94˚W-38˚S. Les vents associés à ce cluster présentent des anoma- lies négatives dans les boîtes PEROU ET CHILI.
• Cluster 7 : Cette situation se produit tout au long de l’année et particulièrement en janvier. Les anomalies de pressions sont fortement négatives, elles atteignent à 50˚S -5 hPa. Les vents associés ont des anomalies négatives ( -0.5m/s) près de Pisco et sont très faibles mais positifs dans la boîte CHILI.
• Cluster 8 : Cette situation se produit 7.2 % du temps sans saisonnalité marquée. Une anomalie positive de la pression de surface au niveau de la mer de 1.5 hPa (donc un anticyclone), est centrée à 32˚S-87˚W et s’étend zonalement sur 5˚. Les anomalies de vitesse de vent près de Pisco atteignent +1.3m/s. Près de Coquimbo, on peut reconnaître un CJ : un noyau de fortes anomalies de vent (2.5m/s), centré à 30˚S- 73˚W et avec un rayon de 3˚. Cette situation représente des CJs Chiliens.
• Cluster 9 : Cette situation a une occurrence 11.9 % du temps mais est plus fréquente en Automne et Hiver Austral. Il représente aussi les CJs Chiliens. En effet, la pres- sion est marquée avec des anomalies de type anticyclonique et centrées à 42˚S-92˚W. Ces anomalies de pression atteignent +5 hPa. Près de Pisco, de faibles anomalies positives de vent sont présentes, tandis que l’on peut observer un CJ le long de la côte Chilienne. Il est similaire à celui du Cluster 8 mais présente des anomalies de vent (+4m/s)plus fortes. Il est centré à 32˚S. Sa position et sa saisonnalité sont en accord avec la figure 1.15.
• Cluster 10 : Cette situation se produit 13.1 % du temps mais est plus fréquente en Eté Austral. L’anticyclone est centré à 45˚S-98˚W, les anomalies de pression atteignant 2.5hPpa. Dans la boîte PEROU, le vent présente des anomalies négatives de -2m/s. Dans la boîte CHILI, on reconnaît à nouveau un CJ au niveau du Chili. Ce résultat confirme à nouveau la figure 1.15 : en Eté, les CJs sont plus au Sud qu’en Hiver. En effet, le noyau est cette fois ci centré à 34˚S. Cependant, les anomalies sont plus faibles que la forme du précédent CJ (Cluster 9), elles atteignent 2m/s. Mais, durant cette saison les vents saisonniers sont plus forts que durant l’hiver. Ce type de jet va donc être plus intense que ceux du Cluster 9.
L’analyse en réseau de neurones confirme nos résultats précédents. Les CJs Chiliens sont représentés par 3 clusters (8, 9 et 10) qui comme le montre la figure 2.3 sont situés les uns à côté des autres. Ils ont lieu toute l’année mais sont plus fréquents en Eté Austral. Leur position dépend de la position de l’anticyclone subtropical : une migration vers le Nord de l’anticyclone est favorable à la formation de CJs vers la côte du Chili, à 30˚S. Une migration de l’anticyclone vers le Sud, est favorable à la formation de CJs plus au Sud.
Concernant les CJs Péruviens, nous retrouvons aussi les mêmes conclusions que la par- tie précédente. Les CJs Péruviens ont une saison préférentielle : ils ont majoritairement lieu en Hiver Austral. Ils sont constitués d’un noyau de vent fort situé près de la côte vers 14˚S. Leur formation est liée à la position de l’anticyclone, ce dernier doit être situé plus au Nord que 40˚S.
2.5. Analyse en réseau de neurones des Coastals Jets Chiliens et Péruviens et de la position de l’anticyclone subtropical
FIG. 2.4: A gauche, anomalies de Pression au niveau de la mer associées à chaque cluster (un contour chaque
0.5hPa) dans le Pacifique Sud-Est. En haut à droite, le vent QuikSCAT filtré associé à chaque cluster (un contour tous les 0.5m/s) au niveau de Pisco (Pérou). Et en bas à droite, le vent filtré associé à chaque cluster