Le réseau de liens microondes utilisé dans cette étude, est composé de 144 liens microondes, répartis sur l’ensemble de l’agglomération de Niamey, soit dans un rayon d’un peu moins de 0.1°, et pour une surface d’environ 230 km² (en prenant l’emprise de la figure VI.1.). Ces 144 liens correspondent à des liaisons d’un pylône A vers un pylône B ou B vers A. Or on peut avoir deux liens ayant les deux mêmes pylônes, mais un pylône A qui a une antenne émettrice pour un lien et une antenne réceptrice pour l’autre, et inversement pour le pylône B. Il est aussi possible d’avoir plus de deux liens ayant la même position, avec des pylônes ayant des antennes de différentes fréquences ; on a donc parfois jusqu’à quatre liens avec la même position. Ces liens avec la même position, sont appelés dans cette étude « liens uniques », quand ils sont considérés ensemble.
Ce réseau comporte 86 liens uniques, soit pour une longueur cumulée de liens de 114 km, une densité linéaire de liens (chapitre V.) de 0.5 km/km², à l’échelle de l’agglomération. Cette densité permet d’atteindre le palier décrit dans le chapitre V., à partir duquel les erreurs liées à l’échantillonnage de la pluie sont faibles, d’autant plus que la grande majorité des liens à Niamey font moins de 2 km (figure VI.2.). De plus, cette densité est encore plus élevée en centre-ville, car la surface sur laquelle a été calculée la densité linéaire de liens donnée précédemment (0,5 km/km²), prend en compte les zones du Sud-Ouest et du Nord-Est de la figure VI.1. où il n’y a pas de lien, car non peuplées. Dans les zones peuplées, les liens sont répartis de manière homogène, ce qui nous permet de
considérer que l’erreur liée à l’échantillonnage spatial de la pluie est assez faible en urbain à Niamey.
Des données du signal émis et reçu ont été obtenues en 2016 et 2017, à un pas de temps de 15 minutes. Les données obtenues sont plus complètes en 2017, ce qui nous a fait nous concentrer sur la saison des pluies de cette année-là. Les 144 liens du réseau à Niamey sont à des fréquences de 18, 19, 22 ou 23 GHz. Ces fréquences permettent une relation k-R quasiment linéaire (chapitre II.), avec un paramètre b entre 1.04 et 1.05 (tableau VI.1.). Ces fréquences fonctionnent par couple, car lorsqu’un lien de 18 GHz est doublé, il est doublé par un lien de 19 GHz, et de même pour 22 et 23 GHz (figure VI.1.). Ces fréquences sont réparties de manière homogène sur l’ensemble de l’agglomération, avec une grande majorité de liens à 22 et 23 GHz (126 des 144 liens).
Figure VI.1 : Carte du réseau Orange Niger de liens microondes à Niamey en 2017. L’épaisseur et la couleur dépendent de la fréquence (18, 19, 22 et 23 GHz) du lien. Sont représentés par des triangles rouges les 3 pluviographes du réseau AMMA-Catch utilisés dans cette étude comme référence : IRD, IRI et AER
Les liens pour l’agglomération de Niamey sont relativement courts en comparaison des liens de Ouagadougou (chapitre V.), avec 120 liens qui font moins de 2 km, dont une grande majorité entre 0, et 1,5 km (108). Chaque classe de taille de lien (figure VI.2.) a une majorité de liens à 22 ou 23 GHz. Pour les 18 liens de 18 ou 19 GHz, 12 font plus de 2 km, et correspondent à près de la moitié des liens de la classe ]2;5.5] km.
L’ensemble des données collectées en 2017 par l’opérateur sont à une précision du signal de 1 dB. Cette résolution du signal engendre une limite dans la pluie minimale détectable (chapitre II. et chapitre V.). Il est possible de calculer ce minimum détectable théorique à partir de la relation k-R (chapitre II.), et des paramètres a et b théoriques (tableau VI.1). On observe alors qu’il y a 32 des 144 liens, qui ont leur minimum détectable supérieur à 10 mm/h. Ce sont tous des liens de moins de 800 m de long (figure VI.3.), avec dans le pire des cas un minimum détectable de 29 mm/h, pour le plus petit lien, qui est de 245 m. La figure VI.3. présente les distributions de la pluie minimale détectable par classe de taille
Fréquence (GHz) Paramètres
relation k-R 18 19 22 23
a 0.0818 0.0912 0.121 0.132
b 1.05 1.05 1.04 1.04
Tableau VI.1: Paramètres de la relation k-R utilisés définis théoriquement (chapitre II.) aux fréquences de 18, 19, 22 et 23 GHz
Figure VI.2 : Distribution de la taille des 144 liens (km) pour le réseau Orange Niger à Niamey en 2017. Sont représentés pour chaque taille de liens la proportion de liens selon leur fréquence (18, 19, 22 et 23 GHz)
de liens. Cette figure montre que ce qui impacte le plus le minimum détectable dans notre cas n’est pas la fréquence, du fait de la faible différence entre les paramètres de la relation k-R (tableau VI.1), mais la taille des liens. Ces petits liens, et donc les minimums détectables élevés, sont répartis de manière homogène à l’échelle de la ville de Niamey, et à proximité de liens avec un minimum détectable faible (figure VI.4.), et donc pourraient a priori être compensés spatialement.
Cette précision du signal de 1 dB, engendre une incertitude et une erreur, principalement liée à cette non-détection des petites pluies, et donc principalement pour les liens les plus courts ici. Le biais engendré sur les pluies par cette résolution du signal est calculé dans le chapitre V., et en reprenant les ordres de grandeur de la figure V.5., il est respectivement de -15 et -9 % pour des fréquences de 18 et 24 GHz., pour des liens de 1 km, lors d’événements causés par des systèmes convectifs de méso-échelle. Soit a priori pour des liens de 22 et 23 GHz inférieur à 1 km, on obtient une erreur du même ordre de grandeur, voire même inférieure, car l’antenne mouillée (si elle n’est pas prise en compte), non simulé dans le chapitre V., augmente l’atténuation due à la pluie, et permet une meilleure détection des petites pluies.
Pour obtenir la pluie à partir de ces données, la méthode décrite dans le chapitre II. est utilisée ici avec la même paramétrisation, c’est-à-dire avec la baseline définie par le mode, l’antenne mouillée définie par une fonction exponentielle (A0=1 dB et R0=10 mm/h), et les paramètres a et b théoriques (tableau VI.1.) de la relation k-R. On obtient alors la relation suivante à partir de l’Eq.II.2. :
𝐴𝑟𝑎𝑤− 𝐵 = 𝑎[𝑅̅]𝑏× 𝐿 + 2 (1 − 𝑒𝑥𝑝(−𝑅 10⁄ )) (Eq.VI.1)
Figure VI.3 : Distribution de la taille des 144 liens (km) pour le réseau Orange Niger à Niamey en 2017. Sont représentés pour chaque classe de taille de liens, la proportion de liens selon leur minimum d’intensité pluvieuse détectable théorique
Cette mesure de pluie est obtenue à un pas de temps de 15 minutes, et est comparée à des pluviographes du réseau AMMA-Catch pour évaluer sa pertinence.