2.3 Application pour le 20 e siècle
2.3.1 Observation de la distribution et de l’évolution géographique des
siècle
La distribution globale des classes bioclimatiques est analysée, pour le 20e siècle, à partir des données du CRU. La carte de la figure 2.7 permet de visualiser le paysage bioclimatique mondial de la fin du 20esiècle (moyenne des années 1987 à 2001). Les régions chaudes semi-arides sont en noir sur la carte. La somme totale des surfaces classées chaudes semi-arides pour cette période représente environ 7% de la surface terrestre globale6 , soit environ 10.5 millions de km2.
Cancer
Capricorne Equateur
24.25W 60.25E
SudAmérique SudAfrique Océanie NordAmérique NordAfrique Asie
1901−1915 1987−2001 38N 0N 34.5S 0 3e+05 km2
Figure 2.7 –Paysage bioclimatique de la fin du 20e siècle (application de la classification de Köppen aux données du CRU moyennées sur la période 1987-2001). La partie droite de la figure montre le profil zonal de distribution de la surface totale semi-aride chaude, pour la même période (en rouge) et pour le début du siècle (1901-1915, en noir). Sur la carte, les lignes verticales délimitent, avec l’équateur comme ligne de séparation horizontale, les six régions qui sont utilisées pour certains approfondissements dans ce chapitre, et dont les noms sont indiqués en haut et en bas.
Ce domaine tropical semi-aride occupe principalement la ceinture sahélienne, la corne de l’Afrique, le sud de l’Afrique, le pourtour de l’Australie, le nord-est brésilien, le contre-fort oriental et tropical des Andes, le sud de l’Amérique du Nord, une partie de l’Inde et
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du bassin méditerranéen. La partie strictement tropicale (somme des deux hémisphères) du domaine tropical semi-aride représente 71% de la surface de ce dernier à la fin du 20e
siècle. Elle ne représentait que 66% du domaine au début du siècle. Sur la figure 2.7, le profil latitudinal de surface tropicale semi-aride est tracé en rouge pour la période actuelle (1987-2001). Dans l’hémisphère Nord, la majeure partie de cette surface est située dans la région sahélienne, en pleine zone tropicale. Deux autres régions appartenant à cette classe climatique sont situées au nord du tropique : celle formée par le Mexique et le sud des Etats-Unis, et le sud du bassin méditerranéen. Dans l’hémisphère Sud, la surface tropicale semi-aride est concentrée au niveau du tropique, dans les régions sudafricaine, australienne et à l’est des Andes. A celles-ci s’ajoutent la région Est-Brésil, en pleine zone tropicale. Les limites d’extension du domaine tropical semi-aride sont respectivement 34.5˚et 38˚dans les hemisphères Sud et Nord.
Cette distribution des zones chaudes semi-arides a peu changé au cours du 20e siècle, jusqu’aux dernières décennies. En revanche, la surface totale montre une augmentation à la fin du siècle (figure 2.7, courbe rouge) par rapport au début du siècle (courbe noire). Celle-ci est principalement visible au niveau de la surface chevauchant le tropique dans l’hémisphère Sud, ainsi qu’au niveau de la ceinture sahélienne dans l’hémiphère Nord. De manière moins prononcée, mais continue sur tout le gradient latitudinal, l’augmentation est aussi visible dans la région subtropicale de l’hémisphère Nord.
L’augmentation de surface tropicale semi-aride entre le début et la fin du 20e siècle est plus importante en-dehors de la ceinture tropicale, et ce aux échelles globale et de chaque hémisphère, en valeur absolue et relative (tableau 2.4).
hémisphère Nord hémisphère Sud Total
Tropiques 245.10 3 km2 258.103 km2 503.103 km2 (8%) (7%) (7%) Extra-tropiques 369.10 3 km2 1001.103 km2 1370.103 km2 (31%) (76%) (55%)
Table 2.4 – Augmentation nette de surface tropicale semi-aride entre le début et
la fin du 20e siècle, selon les données du CRU. Les valeurs absolues sont données en
milliers de km2 respectivement à l’intérieur de la ceinture tropicale (délimitée par les tropiques du Cancer et du Capricorne) et à l’extérieur, et pour chaque hémisphère. L’augmentation relative à la surface du début du siècle est donné en % entre parenthèses.
La somme globale de ces changements conduit à une augmentation de +13% de la surface tropicale semi-aride entre la fin et le début du 20e siècle, ce qui correspond à une
augmentation de plus de 1 million de km2 (1265.103 km2, environ deux fois la surface
de la France, soit encore 127 millions d’hectares). La figure 2.8 montre l’évolution de la surface totale chaude semi-aride au cours du 20e siècle. La tendance est indiquée par la courbe rouge, obtenue par régression « loess » (méthode de régression non-paramétrique), qui permet de produire des courbes lissées, ajustées à un nuage de points.
Sur la figure 2.7, le profil latitudinal de surface tropicale semi-aride est tracé en noir pour le début du 20e siècle et peut être comparé à celui de la fin du siècle (en rouge). Les limites d’extension nord et sud du domaine étudié demeurent inchangées entre les deux périodes (respectivement 38˚N et 34.5˚S).
1901 1911 1921 1931 1941 1951 1961 1971 1981 7800 9276 10489 11000 surf ace en 10e3 km2 +13%
Figure 2.8 – Evolution de la surface chaude semi-aride globale au cours du 20e
siècle, selon les données du CRU. La courbe en noir représente la surface totale en moyenne glissante sur 15 ans. Les surface en abscisses sont exprimées en milliers de km2. La courbe en rouge représente un lissage de ces données moyennes. La régression a été réalisée en utilisant la fonction correspondante dans le logiciel R (R Core Team 2013). En abscisses, chaque graduation correspond à un intervalle de 15 ans, dont seule la première année est indiquée (par exemple : 1901 pour 1901-1915).
Malgré cette stabilité, la répartition latitudinale du domaine tropical semi-aride subit, au sein de ces limites, un déplacement vers les pôles dans chaque hémisphère. En effet, la proportion de ce domaine située entre l’équateur et le tropique passe, entre le début et la fin du siècle, de 72 à 69% dans l’hémisphère Nord, et de 76 à 67% dans l’hémisphère Sud. Pour estimer le front d’extension du domaine tropical semi-aride vers les pôles, on détermine dans chaque hémisphère la limite latitudinale telle que 75% de la surface to-tale de ce domaine soit comprise entre l’équateur et cette limite. Il est alors possible de tracer l’évolution de cette limite d’extension au cours du temps, comme représenté sur la figure 2.9. Pour les deux hémisphères, cette limite montre un déplacement vers le pôle à la fin du siècle par rapport à sa position initiale. Dans l’hémisphère Nord, la limite latitudinale atteint 24.3˚N en moyenne entre les périodes 1901-1915 à 1964-1978, et cette moyenne augmente jusqu’à 28.7˚N en moyenne entre 1965-1979 et 1987-2001. Dans l’hémisphère Sud, en revanche, l’augmentation de latitude (si on l’exprime en ˚S) ne démontre pas de stabilisation analogue en fin de siècle, mais une tendance à l’augmen-tation conduisant à la sortie de l’intervalle de variabilité observé sur la période précédente à partir de l’intervalle 1979-1993. Malgré cette absence de stabilisation, la valeur moyenne de latitude a été calculée pour cette fin de siècle : à titre indicatif, la limite montre un
déplacement d’une valeur moyenne de 22˚S sur la majeure partie du 20esiècle à 25.4˚S à
la fin de celui-ci. Par conséquent, alors que 75% du domaine classé « tropical semi-aride » était effectivement tropical au début du 20e siècle, à la fin de celui-ci, ses limites latitu-dinales montraient une extension vers les pôles dans les deux hémisphères : supérieure à 4 degrés de latitude dans l’hemisphère Nord, et à 3 degrés dans l’hémisphère Sud.
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Cette expansion subtropicale est cohérente avec l’expansion de la circulation de Hadley au cours du 20e siècle qui a été démontrée à l’aide des observations disponibles (Seidel
et al., 2008; Johanson et Fu, 2009). En effet, les régions tropicales sèches sont déterminées
au premier ordre par la position des zones de subsidence de cette circulation atmosphérique globale (chapitre 1). La caractérisation de cette expansion varie selon les études, du fait de l’hétérogénité des données et des définitions utilisées pour définir les tropiques et les régions sèches (Davis et Rosenlof, 2012; Lu et al., 2007), mais les résultats concordent vers une migration vers les pôles des zones de subsidence de la circulation de Hadley. Les résultats présentés ici, une expansion de l’ordre de 4˚vers les pôles, se situent dans la gamme de valeurs rapportées par d’autres travaux (Seidel et al. (2008) pour une synthèse). S’il est bien observé, ce phénomène d’expansion de la circulation de Hadley est encore mal expliqué (Seidel et al., 2008).
I L’évolution récente du domaine tropical semi-aride global est analysée en appli-quant la classification de Köppen à des observations climatiques. Situé principalement dans la ceinture tropicale au début du 20e siècle, ce domaine a vu sa surface totale s’accroître de 13% durant la seconde partie du siècle. Cette augmentation est observée à l’intérieur de la zone strictement tropicale, mais aussi à l’extérieur, induisant un dé-placement de ses limites d’extension latitudinale en-dehors des tropiques. Ce résultat concorde avec ceux de travaux antérieurs portant plus spécifiquement sur l’élargisse-ment de la circulation atmosphérique de grande échelle dite de Hadley. Néanmoins, cette expansion n’a pas dépassé, à la fin du 20e siècle, les frontières nord et sud du domaine tropical semi-aride du début du siècle.
Remarques :
1. dans la section précédente, les différences entre début et fin de siècle sont calculées à partir des valeurs obtenues pour le premier et le dernier des intervalles de 15 ans de la série des moyennes glissantes. Une variabilité interannuelle résiduelle, visible sur la figure 2.8, est alors négligée : les résultats obtenus seraient différents en consi-dérant, par exemple, les intervalles juste suivants ou précédants. Cette différence serait seulement qualitative, sans remettre en cause la tendance exprimée, tendance qui serait en revanche masquée si des moyennes sur des intervalles plus longs étaient re-calculées. Qui plus est les résultats sont discutés à partir des cartes de la clas-sification climatique calculée pour l’intervalle de temps considéré : la moyenne des valeurs de surface obtenues pour une série d’intervalles glissants ne trouve pas de correspondance visuelle dans des cartes moyennes. Dans la suite, la même approxi-mation est réalisée, pour les mêmes motifs ;
2. la classe « aride chaude » utilisée ici pour identifier le domaine « tropical semi-aride » formant l’objet de la problématique est majoritairement rencontrée dans la ceinture tropicale stricte mais pas uniquement, comme il vient d’être démontré. Pour limiter les abus de langage dans la suite, la classe climatique sera toujours désignée comme « semi-aride chaude », mais le domaine et les régions géographiques seront appelé(es) « tropical(es) semi-aride(s) » par assimilation à l’identité majoritairement tropicale du domaine actuel.
1901 1911 1921 1931 1941 1951 1961 1971 1981 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 Latitude (°N) TropN 24.3N 28.7N Hémisphère Nord 1901 1911 1921 1931 1941 1951 1961 1971 1981 −36 −34 −32 −30 −28 −26 −24 −22 −20 −18 Latitude (°N) 25.4S TropS 22S Hémisphère Sud
Figure 2.9 – Evolution de la limite zonale incluant 75% de la surface totale classée
chaude semi-aride, d’après les données du CRU. En abscisses sont indiquées la première et la dernière période moyenne de 15 ans sur lesquelles sont effectués les calculs. Le graphique du haut correspond à l’hémisphère Nord, celui du bas à l’hémisphère Sud. Les ordonnées sont exprimées en degrés de latitude nord. Les lignes horizontales en trait plein représentent les tropiques. Deux valeurs de latitude moyenne sont indiquées à droite, pour chaque hémisphère : celles pour les périodes allant de 1901-1915 à 1964-1978, et de 1965-1979 à 1987-2001, pour l’hémisphère Nord, de 1901-1915 à 1978-1992 et de 1979-1993 à 1987-2001 pour l’hémisphère Sud. Les lignes verticales marquent la séparation entre les deux périodes pour chaque hémisphère. Les flèches à droite signalent le déplacement des valeurs de latitude moyenne entre les deux périodes. En abscisses, chaque graduation correspond à un intervalle de 15 ans, dont seule la première année est indiquée ( par exemple : 1901 pour 1901-1915).
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