To cite this document:
Tardy, Yves and Mortatti, Jefferson and Ribeiro, Aristides
and Victoria, Reynaldo and Probst, Jean-Luc ( 1994) Rainfall, runoff and
temperature fluctuations in the Amazon basin and oscillation of global climate over
the last century. Comptes Rendus de l'Académie des Sciences - Series IIA - Earth
and Planetary Science, vol. 318 (n° 7). pp. 955-960. ISSN 1251-8050
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Eprints ID: 3528
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Fluctuations de la
plU\~osité, de l'écoulement
et
de la température
sur
le bassin de l'Amazone
et
oscillations du climat global au cours
du
siècle écoulé
Yve
s Tardy
,
Jefferson Mortatti
,
Aristides Ribeiro
,
Reynaldo Victoria et Jean-luc Probst
Résumé ÀU coun du si!cI! é<oulé, le climat du monde il changé. la pluviosité sur lfi continenu, le débit de l'ensemble des ftellYe5, la température globale et la teneur en COl de l'atmosphère ont ensemble augmenté. Cependant. sur le ba~jn de j'Amazone, l'uamen des données existantes et l'estimation
des données manquantes permettent de montrer qu'au (oun du sikle é<oulé, pendant 80 ilns entre
1910 et 1990, la temp!rilture il diminué, la pluviosité et le débit ont augmenté en montrant de fortes fluctuations. le fait reconnu que "évolution du climat global, sur l'ensemble des continents, devenu
plus chaud et plus humide l'If! doit pas masquer ln réalités suivanles; (1) l'amplitude des fluctuations est grande; (2) les tendances rêgionales
ne
se produisent pas nécessairement dans le même sens quela tendance globale el (3) les fluctuations régionales et globales. bien que d'amplitude comparable et de périodicité semblable, ne sonl pas synchrones.
Mots·dél: climat global, oscillations climatiques, hydrologie, Amazone.
Abstract
Rainfall, runoff and temperature fluctuations in the Amazon basin and
oscil-lation
of global di mate over the last century
Abridged Engfish Version
Over the past century, the world's climate has been changing. The rainfall over the continents, the
global stream water diKharge, the 910bal air temperalUre and the COI content in the atmosphere hitve together been inueasing. However, in the Amazon basin, examinatlon of data existing and the
estimation of missing data reveal that for about the past century, between 1910 and 1990, the air temperature has been deueasing, and the rainfaJl and the river diKharge have been increasing but showing very large fluctuations. Il is shown that the evolution of the global climate, over continents beeoming warmer and wener, should not mask the following realities: (1) amplitudes of fluctuations are large; (2) regional and global trends do not ne<essarily move in the same directions and (3) regional
and global fluctuations, even if of similar amplitude and of equal periodicity, are not synchrooous. Keywords: global (Iimate, climatie oscillations, hydrology, Amnon.
F
OR the lasl centu~· Ol'er 8() years. roughl~'belween 1910 and 1990. the world cli· malt h:u Decorne warmer and wener. while the CO~ coment in the atmosphere has
bcen increasing significillld~·. Aho the total
ril'er discharge hils been rising. ilS the conse· quence of rainfall increase ol'cr the cominenu (bm nOI ncce~5aril~' ol"er tht' oceans) (Prohst
and Tard~·. 198i. 1989: Tardy and ProbSl.
1992 oilnd b: Probst. 1992).
NumerOIlS modei., or ~enario.s. u.o;ed in al· ternpts to predict what the' world cJimllle' would be if the CO~ COli lent of the llunosphen' doublcd, ~icld an incrcase of the global air tem· perature of 2·5~C accompan~~ng an augmenta·
GEOSCIENCES DE SURFACE! SURFACE GEOSCIENCES (HYDROLOGIE·HYDROGEOLOGIE! HYDROlOGY·HYDROGEOlOGY)
C.R
.
Acad
.
sei
.
Paris
,
t. 318.
série Il,
p. 955
à
960, 1994Y. T.: OFISTOM, CENA.'~. Centen,rio,
CP 96. 13400 pjr"clC~ba SI'. B.nit
Adresse p.éslffite: Inslm,!\ de Géologie, Universite Lou~ Paneur,
Cenlre de Géoctllmoe de l, Surfate,
1, rue Ble55ig, 67084 Su,sbou.g Crdel\, France;
J. M~ A.. R. et R. V,: (ENA.
IV, Ce<lu:nario, CP 96,
13400 PirilCK,b, SI'. Brnit
J.·L P.: CNRS, Cenue de Geodlirnie de la SurfilCe,
1. rue Blomig, 61084 Suasbourg Cf'del\,
frante.
No>, prêsentée pa' Jean Dercourt.
remise le \9 juillet 1993, acceptée après révision
Y. Tartly et al.
956
Fluctuations hydrodimatiques sur It bassin de l'Amazone
tion of 20% of the global rainfaU (Mitchell et al., 1990).
Rainfall in the Amazon basin {4.l69
x 1 O~ km~) \'lIries bctween 1.500 and 3.500 mm
/rear depending on the region and as an a\··
e:rage belween l,ïOO and 2.ïOOmml}'ear. de· pending on the )'car. The a\'crage r.linfaU has
been estimated \'ariously to be clost! tO 2.000 mm/year (Salati and Marques. 1984) and
2,200mm/year (MonatlÎ II al .• 1985). In the city of Manaus, which is located clase tO the centre of Ihe basin (figure 1). the rainfall is
2.200mm/~·e-M (Ribeiro. 1991) and Ihe a\< er-age air tempcr.lIUre is 26.7"C. As the century
has progresscd since 1912 the air temper.lture
has been nuctuating but decreasing while the
rainfall variations present an average
increas--ing trend (figure 2).
Month~'a\'eragcs ofrainfall in Manaus and or Amnon Rh-er diKharge: at ObidOli are \'el)' weil correlated if one: adop15 a dephasing of 3 months (figure 3), corresponding more or 1t!S.'i 10 the residence time of rain\\-ater in the basin.
This relationship was used to estimate the mis
s-ing \'ahu:§ of discharge for Ihe pcriods
1911·1928 and 1949-1969 (ftgure 4) and 10
confirm the r~sul15 of l'robsl and Tard}' (1987) established "ith another method. Despite large
fluctuations. the: Amazon River discharge has
been increasing o\'er the last 80 yeaTS, while
the air lempCTawre has becn decreasing. Fur·
thermorc. lhe ",euest )'can; are al50 the coalesl and the driest yean; are the "''armest, relalh'elr speaking.
At differeOl time--scales. climatic fluctua· tions can occur alollg 1""0 different modes in such a wayas to associate air tempcralure and rainfall oscillations (Tardy, 1986). The first. Ihe
norma} mode, i5 the mOSI commonl)' round:
wann periods are also wet and cool perio<ù are
also dry. The second. 50 called abnormal mode, i~ less frequend)' encountered: W'drm periods are al50 dry and cool periods are aise wei. Secular tendencies and annual fluclua· ùons-for most orso ~'ears consic\ered-of global annual aiT lempe:ralUre and global an nuai runoff belong 10 the nonnal mode: the begin. ning of this ccntury was cooler and dT)'cr while the cnd of il \','as warmcr and weiler; for 75% of the years considered. thase .... hich ,,'cre \','arm we:re aise wet and thase "'hich .... ere cool .... ere alsa dry (l'robst and Tard)'. 1989).
('.(llll'ersel)'. for the remaining 25%,
fluc-tuations of the global parameters belong 10 Ihe
abnomlalmode. The saille kind ofrelationship can he obscr ... ed for temper.lIure. rainfall and
runoff in the Amazon basÎn whcn almasl the
whole of the: 80 yeaTS considered also bc:longs
10 the abnonnal mode: rean; which .... ere .... -ann were al50 dT)' .... hereas those which .... ·ere cool
were aoo wei. The: seculaT tendencies of tem·
perature. rainfall and runoff in the Amazon
basin al50 belongs with the abnomml mode:
the: beginning of thÎs century ""aS wanner and drier. "'hile the 1980s .... ere cooler and weiler.
The periodicit}' of the Amazon discharge
and ùle periodicil}' of the global runofT nuc·
tuations are about the S<lme (respectivel)' 5.8 rean; and 5.1 years) whîle the periodicity of tht!
sunspot aC1Î\'Îtr (5.4 years) is between the t .... ·o (Kayser tf al.. 1990). Howe\·cr. minima and
maxima do not corrtllpond in lime, 50 that
fluctuations of the global runoff and of the Amazon water discharge are of the same:
periodicity. bm are not synchronous: they are
out of phase.
INTRODUCTIO
N
Au cours du siècle
éco
ul
ê,
l
e
climat du
monde a
-
à
première
vue - c
hangé.
La te·
neu
r
en
CO~de
l'aunosphère s'est accrue;
le
g
lobe
te
rr
estre,
océans
el co
ntinen
ts réu
ni
s.
s'est récha
uff
é (
Hou
ghlo
n
et
al.,
1990)
;
l'écoulement continental
g
l
obal
a augmenté
(
Pr
o
b
st e
t
Tard)',
1
987
et
19
89;
Tard
y
et
Prob
sl,
1
992 a e
l
b;Prob
st,
1992
).
Le
climat g
l
oba
l
, c'es
t-à-dir
e
le climat du
g
l
obe
t
errestre en entier,
fluctue
sc
h
ématiq
ue·
ment
se
lon d
e
ux
modes principalLx: un mode
normal,
pl
us
frêquem,
où
le
s
épisodes
chauds
et
humides alternent
a\'ec
les périodes
f
r
oides
et sèc
he
s
et un mode
a
n
or
mal
,
moins
fréquent,
oû alte
rnent les
épisodes chauds et
secs
et les
périodes
froides et humides
(Tard)',
1
986).
M
an
ifestement
,
l'augmentation
conjointe
l'écoulemem sur l'ensemble des
cont
i
nents
est volontiers considérée
comme
une
ten-dance du climat global actuel, sur
le
mode
normal.
L
'augme
ntation de la teneur
en gaz
carbonique de 1'atmosphère est
générale-ment regardée comme J'une
des
causes
pos-si
bles
de ces évolutions conjointes, au
demeu-rant
bi
e
n
marquées
à
l'échelle
du
s
iècle
écoulé
(
H
oughtan
el al.,1990
;
Falland
el al..1990; Mitchell
el al., 1990).Cependam si tendance
il
y a, celle-c
i
eSt
masqu
ée
par d'importantes fluctuations dans
le
temp
s
et de
grandes variations dans
l'es-pace. C'est ce
qu
e
montrem
le
s
variations
de
J'humid
i
té et de
la
tempéramre de
l'air
tant
s
ur l
'ensemb
le des
continents que sur
le
bas-s
in
de
l'Amazone,
en
Amériqu
e
du
Sud,
choisi
ici
comme un exemple
représentatif
du
parti
cu
lari
s
me régional.
1.
FLUCTUATIONS DU
CLIMAT
GLOBAL DEPUIS
100 ANS
L
es variauons
de
la teneur en CO
2de l
'a
t-mosphère
(
Keeling
el
al"
1982)
,
de
la tempé
-rature
globale
de
l'a
ir
(
Hansen
el Lebedeff,
1987;
J
ones
el
al.,
1
986 a et b;Jones,
1
988)
et de
l
'éc
oulement
continental global (
P
robst
ct Tardy,
1987)
(somme
du débit de
J'e
n
sem-ble des fleuves du
monde
)
montrent
q
u
e
la
tendance séculaire
des principaux
para-mètres du climat
(h
umidité
et tempéra
ture
de
l'ai
r
)
se
fait
sur
le mode normal.
Cepen-dant si. en tendance
,
l'écoulement
cOlilinen-tal global et
l
a températltTe
globale
de l'air
augmentent ensemble,
des
fluctuations
im-parlantes
(de
l'ordre de
30%)
apparaissent
alllour
d
es courbes
moyennes,
Dè
s
lor
s,
il
est
intéressant de
remarquer qu'au
cours
du
siè-cle
écou
lé,
3 années s
ur
4
montrent des
os-ci
llations qui
se
produisent aussi sur le
mo
de
normal
,
(a
nnée
chaude et
humid
e
ou a
nné
e
froide et sèche),
tandis qu'environ une
a
n
née
sur quatre se range
dans
l
a
catégorie des
fluc-tuations
qui
suivent
le
mo
de
anormal
(a
nn
é
e
chaude et sèche ou
année
froide
et humide
)
(Pro
b
st
et
T
ard}',
1989),
L
es oscillations su
r
le
mode normal
,
mo
n
-trées
id
à
l
'éche
lle
séculaire, sont ébralement
marquées
à différentes êchelles
de
temps:
Holocène
,
Quaternaire
,
Tertiaire
et
Phanêro-Fluctuations hydrodimatiques. sur le bassin de l'Amazone
zoique (Petit-Maire
,
1992;
L
onus
el
al., 1979;
B
arnola el al.,
1987
;
Nenel
el
al
.
,
1982: Berner
el
al.
,
1983).La
tendance séculaire
à l'augmentation
conjointe du
dêbit
conunental global
et
de
la température
globa
l
e
est,
e
n
fait
,
la
r
ésul-tante d'imp
ortantes
fluctuations annuelles ou
pluriannuelles qui ne
se produisent
pa
s
systé-matiquement dans le
même
sens,
Le
signal
climauque global app
ara
ît
donc
sensible
à
l'effet
d'échelle de temps.
Il
es
t
aussi sensible
àu
n
effet d'échelle
d'espace,
Il
.
fLUCTUATIONS HYDROCLIMATIQUES
SUR
lE BASSIN DE
l'AMAZONE
L
e
bassin
de
l'Amazone
est situé de
part
et d'autre
de
l'Équateur
(
figure 1
), A
la
sta-l
i
on
d'Obidos,
proche
d
e J'exutoire,
la
super-ficie
eSl de 4
,6
1
9.10
6km
2(
Denaee
,
1
987).
La
pluv
i
osité moyenne annuelle
varie
entre
1500 et 3500
mm
/a
n
au sein
d
e
l
'Amazonie;
ell
e est
donc difficile:l
estimer
pour
l'ensem-ble du
bassin.
L
es valeurs
moyennes
d'
ensem-b
l
e se rangent seloll
l
es auteurs entre
2000mmjan (Salati el Marques,
1984)
el
2200mm/an (Monani
et al., 1985).Or
ilse trouve que
l
a \'ille
de
M
anaus,
si-tuée
au cenu'e
du bassin
,
a
reçu
pendant
l
e
siècle écoulé une quantité
de précipitation
Y. Tardy et al,
Figure 1 Calle de Situation géographique du bassin versant de l'Amazone et position des dlftérentes
stations
de
m~ure.Amazon river basin and location of the
Y. Tardy et al.
Figure 2 F1ucruatlOl'ls de la tempBdture moyenne annueDe de l'arr et des préCIpitatIOnS rTIO'jen~ aMUelles!l Man.M au cours de la pMode 1912·1984.
-
FlI.ld.ualrOOi of mean armual air lemperalure .me! rTlEan annual rainlall al Manaus durrng t~e perlod1912-1984
Figure l ReiabOnS entre la pll.MOiItê mensuelle .'1 Man.M et le d~t moyen mensuel de l'Amazone.'l Obtdos Moyen~ mobiles !lUI" 3 mors
rtpOl1~ avec un dkalage de 3 mors
pour le débit.
-
Relatronshrps between the monl~1y rainfallat
Manausand
the IIINn monttltj drsdlarge of the Amazon atObrdos Ma.'Ing average on 3 mont~S wrt~ a disdlarge lag of 3 monlhs.
958
Fluctuations hydrodimatiques sur le bassin de l'Amazone
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1947 ainsi qu'entr
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1979 et 1985).
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Tardy
(1987) est
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s
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l'Amazo
n
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Ces estimations
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s
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que
l
e
débit
,
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coup.
avait augmenté
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s
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1992:
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al.,1994
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du
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Manacapuru,
l
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Ri
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(pour
le
s
années
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et
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s,
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s
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III
.
NOUVEllE
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DE
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L
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COURS
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DERNIÉRES ANNÉES
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l
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ensemble
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s
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ll
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parti
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34 ans, on a établi
l
e
s
relation
s
existante
s
entre
la plU\'"Îosité
en
r
e-g
i
s
trée
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M
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nau
s
el
le
débit
mesut
-
é à Obid
os
.
La meill
e
ure
corrélatio
n
est obtenue
,
lorsque
s-pondant au temps de résidence de l'eau pré
-cipitée sur
le
bassin, La corrélation s'améliore
encore, lorsque J'on remplace
l
es
données
brutes par
la moyenne
mobile
sur
trois mois
de la pluviosité mensuelle
(
figure 3),
On parvient de
la
sorte,
à partir des
données de pluviosité,
à
estimer
les
données
de débits manquantes pour les années
1911-1928 el
1949-1969
,
et
à
reconstituer les
fluctualÏon
s
de débits de J'Amazone
sur
la
totalité de
la
période
1912-1984
.
Les donnée
s
brutes
etles moyennes
mobil
es
du débit
an-nuel montrenl toules
deux:
une même
ten-dance
àJ'augm
entation,
assortie
cependant
de très
fortes
fluctuations (figure
4
).
A l'échelle de
l
'
année
,
il an;\·e que le
dé-bit de l'Amazone ct
le
débit
contine
ntal
global
en
s
emble augmentent
(
1927
,
1950
,
1970
)
ou
ensemble
diminuent (1935
,
1945
).
Dan
s
d
'
autres cas, les débits fluctuent en sens
contraire.
Il
s
sont
relati\'emem
plus forts sur
l'ensemble
du monde
et
relativement
plus
faibles
sur
I"Amazone pendant les années
1916-1917 et 1959-1960 par exemple; ou, au
contraire des précédentes,
l
es
années
1920-1921 par exemple sont relativement
plu
s
sèches
sur
l
'
ensemble
de
s
continents
et
relati-vement
plus humides
sur l'Amazonie.
L·
effe
t
d·échelle spatiale apparaît donc
essemiel.
Par
ailleurs, l'analyse
speCU"a
le
des débits
de l
'
Amazone et de
l'ensemble
des
n
euves
du
monde réun
i
s montre que
le
s
périodicités
dé-gagées sont de 5,8 ans pour
l
'Amazo
ne
e
t
3,0
,
5
,
1
et 12,5 ans pour le drainage continental
globa
l
(Kayser
cl al.,1990). Ces périodicités
correspondent assez bien avec celles de J'ac
-ti\'Îté
solai
re
(3,3,
5,4 et 10
,
5 ans).
C
ON
ClUSI
ON
Le
s
oscillations du débit de
l
'Amazo
ne
et
celles de
l
'écou
lement
continental global
sont
grandes
,
mais les amplitudes de
ces
fluc-tuations sont du même ordre de grandeur
Fluctuations hydrodlmatiques sur le bassin de l'Amazone
200000 ~---, ~ 1Boooa
1
"
~
<1 lS0000~
,
~ 140000 , __ 'llut.U3 • ~1I.~73. ,_ un 1 , _ ."'Utin • 2102/X , - 0 .• 71 11!
-/ '
,
1900 1920 1940 1960 1960 2000(30%
environ).
En
effet
,
le débit
moyen
annuel
de
l'Amazone varie entre
125
et
175.10~ m:ljs et
l'écoul
eme
nt
COlllinentalglobal v.trie entre
110
el
1
50.
1
0
4m
'/s
.
On
montre que
,
malgré
cesfluctuations
de
forte
amplitude,
la
pluvi.osité sur
J'ensemble
de
J'Amazonie et
le
débit du plus grand
fleuve
du monde
(
1
2
%
de
l'écoulement total
)
ont
augmenté au
cours
du siècle écoulé. Entre
1911 et 1985, le débit
de l'Amazone
présente
donc
l
a
méme tendance séculaire que
l
'
écou-lement global.
Si, pour
l'ensemble
du monde,
la
tempé-rature a augmenté,
elle
a,pour l'Amazonie,
diminué
.
Ainsi
,
pour
l'
ensembl
e
des continents
,
l'augmentation
conjointe de
l
'
humidit
é
et
de
l
a
température
se
fait sur le mode nonnal.
En
revanche
,
en
Amazonie
,
l'augmentation
de
l'humidité et la diminution
de temp
érature
se
font
sur
le
mode anonnal de
Tardy
(
1986
).
A
l'échelle
globale, les deux paramètres
essentiels
du
climat ont
augment
é
ensemble.
A
l'échelle
régionale
,
ces deux paramètres
ont
pu
fluctuer en sens
invers
e.
A une
ten-dance générale
du
climat global
correspon-dent des
tend
ances
régionales,
tantôt dans
le
mème sens, tantôt en sens contraire
,
toujours
variables d'une région
à l'autre.
(1' travail a été mené dans le cadre du programme PlRAT INSU-ORSTOM.BAR>.'WLA.
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Figure 4 Recon~tltutfon des ~ariatloos
de débtts de I·Amazooe à Obidos pour la période 1912-1984 (équation 1).
(ourbe épaisse" moyennes mobile,
sur 3 moiS (équation 2).
-
Re<onstllutioos of the Amazon discharge fluctuations at ObillOS forthe period 1912-1984 (equatfon 1). Thkk cu .... " " 3 year moving average (equilllOn 2)
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