La région tropicale

La série temporelle représentative de la région tropicale est présentée à la figure 3.3 Elle semble dominée par le cycle annuel ; faisant apparaitre des oscillations avec un minimum et un maximum d’ozone chaque année avec une fréquence régulière tout au long de la période d’observation (1993-2012). Cependant l’amplitude des minimas et des maximas du signal temporel n’est pas constante, elle varie avec le temps et fait apparaitre d’autre mode de variabilité interannuelle. Le spectre de puissance global met en évidence, en plus des pics de 6 et de 12 mois, 3 autres périodicités dont deux avec de faibles intensités. Ainsi, le pic de 12 mois associé au cycle annuel est le seul localisé au-dessus du seuil de significativité. Ce qui signifie que le mode de variabilité de l’ozone à l’échelle annuelle est le plus dominant en région tropicale par rapport aux autres modes. Konopka et al. (2010) et Randel et al. (2007) ont montré que ce

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mode apparait au-dessus de la troposphère ; le minimum et le maximum annuel s’observent respectivement en automne et au printemps (Pastel et al., 2014).

Figure 3. 3 : Identique à la figure 3.2, mais pour la région tropicale. La série temporelle est constituée de la moyenne de 4 stations localisées entre 10° S et 23°S.

Cependant, les 4 autres modes de variabilité dont l’influence est en-dessous du seuil de significativité sont présentés par 4 pics qui apparaissent respectivement à 6, 24, 48 et 111 mois. Ces modes de variabilité périodiques de 6 mois, 2 ans, 4 ans et 9-10 ans, pourraient être associées respectivement à la SAO, QBO, ENSO et au cycle solaire. Nous avons noté sur le signal QBO de l’ozone dans le tropique une périodicité évaluée à 24 mois au lieu de 28 mois en région équatoriale et que l’intensité maximum de sa puissance s’estime à 250 DU2 en région tropicale alors qu’il est aux environs de 600 DU2 dans la région équatoriale. Cette observation indique que la bande fréquentielle de la QBO dans la variabilité de l’ozone est statiquement significative en largeur et en puissance dans la région équatoriale en comparaison avec les autres régions. Le pic de 48 mois indique que l’ozone dans les tropiques est modulé par un forçage de périodicité de 3 à 5 ans. Le spectre de puissance de l’ondelette montre que ce mode de variabilité de l’ozone se manifeste bien avant 2002 et à partir de 2008 ; ce qui suggère de l’associer au cycle de l’ENSO. Toutefois

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le spectre de puissance globale indique que la contribution de ce forçage est faible, ce qui suggère que l’influence de l’ENSO n’est pas significative dans la bande tropicale.

Figure 3. 4 : Identique à la figure 3.3, toutefois ici la série temporelle correspond à la moyenne mensuelle des observations sur 2 sites proches : Fiji et Samoa.

Notons que l’ENSO est un forçage qui dérive d’une interaction océan-atmosphère ayant pris naissance dans le Pacifique. De ce fait, il présente une signature zonale avec son amplitude maximale en région Pacifique. Ainsi, la contribution de l’ENSO sur la variabilité de l’ozone peut évoluer d’une région océanique à une autre. Nous estimons que l’intensité spectrale et la largeur de la bande fréquentielle attribuées à la signature de l’ENSO sur l’évolution temporelle de l’ozone dans les tropiques pourront être supérieures que celles observées à la figure 3.3, si nous considérions seulement les mesures d’ozone effectuées sur Fiji et Samoa (site du Pacifique est). Il est important de rappeler que la série temporelle présentée à la figure 3.3 (a) est constituée de la moyenne de 4 stations dont les deux sont localisés en région Pacifique (Samoa et Fiji) et deux dans l’Océan Indien (Réunion) et au Brésil (Bauru). L’ENSO est un phénomène essentiellement océanique, la combinaison des mesures d’ozone effectuées au-dessus des sites océaniques et continentaux tend à minimiser le signal de L’ENSO sur la série temporelle de l’ozone. Pour

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vérifier cette hypothèse, nous avons procédé à l’analyse de la série composée de la moyenne des mesures mensuelles dérivées des observations des sites Fiji et Samoa situés dans le Pacifique. La série temporelle obtenue est présentée à la figure 3.4. Le spectre de puissance globale associé à la série temporelle met effectivement en évidence des pics à 6, 12 et 24 mois et un autre mode de variabilité à large bande de fréquence dont la période se situe entre 36 et 110 mois. La périodicité des trois premiers pics correspond à celle trouvée dans la figure 3.3. Ceci indique que les variations saisonnières présentent les mêmes fréquences partout dans les tropiques. C’est également vrai pour la QBO, même si l’intensité diffère en raison de la différence en termes de couverture spatiale et temporelle entre les deux séries (celui du 3.3 (a) et 3.4 (a)). Ainsi, la plus grande différence réside dans la représentativité du cycle ENSO pour les deux situations. La figure 3.4 (c) fait apparaitre dans la bande 3-9 ans deux pics de périodes d’environs 5 ans et 8 ans. Une des conclusions possibles est que l’ENSO n’a pas une périodicité fixe. Cette conclusion est partagée par plusieurs auteurs qui, après avoir fait des analyses spectrales sur l’ENSO, n’ont pas obtenu un mode de variation interannuel unique du phénomène (Kestin et al., 1998; Jin et Kirtman, 2010). Des travaux antérieurs comme Torrence et Compo, (1998) et Barnett, (1991) ont de même montré que la périodicité de l’ENSO est variable avec une période comprise entre 2 et 8 ans. Ici, nous avons obtenu 3 modes d’oscillations dans la bande 3-9 ans, ce qui se rapproche des analyses faites antérieurement. Ainsi, la situation présentée dans les deux figures (3.3 et 3.4) peut être résumée de la manière suivante : à l’échelle régionale (au niveau de la bande tropicale), le mode d’oscillation de l’ENSO qui apparait sur l’ozone est d’une période d’environs 4 ans. Cependant, lorsqu’on examine séparément les observations du Pacifique, on note la présence de deux modes d’oscillation (périodique de 5 et 8 ans) associés probablement à l’influence de l’ENSO sur la variabilité de l’ozone et ces deux modes d’oscillation semblent avoir des amplitudes significatives dans le spectre de puissance de l’ozone. La variabilité associée à l’ENSO sur la figure 3.4 (b) (fréquence de 5 ans) s’est manifesté avant 2002 et à partir de 2008 exactement comme cela est observé sur la figure 3.3 (sauf que le cycle de l’ENSO présenté à la figure 3.3 est de 4 ans). Cette observation met en relation les deux cas et souligne la modulation de l’ENSO dans la bande tropicale avec une fréquence moyenne d’environ 4-5 ans. Par contre, le mode à faible fréquence (périodicité estimée environs 8 ans) semble spécifique à la zone Pacifique et apparait sur toute la période d’observation. Cela signifie que dans le Pacifique, il existe des oscillations régulières modulées par un phénomène de faible fréquence. Il pourrait s’agir d’une deuxième harmonique du signal ENSO. Cependant, des investigations approfondies sur le comportement de l’ENSO et son influence sur la variation de l’ozone total dans le Pacifique sont nécessaires pour affirmer ou infirmer cette hypothèse.

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