Indices de convection et précipitations quotidiennes en Afrique de l'Ouest : un pas vers la prévision de la pluie à Dakar à quelques jours d'échéance

par Abdoulaye Deme

Thèse de doctorat en Météorologie

Sous la direction de Alain Viltard.

Soutenue en 2002

à Paris 12 .


  • Résumé

    L'objet de ce travail est l'étude des relations entre la pluie et différents indices en vue de la prévision, à quelques jours d'échéance, de la pluie quotidienne. La pluie quotidienne est fournie par l'IRD aux points de grille 2. 5ʿ x 2. 5ʿ de l'Afrique de l'Ouest (1968-1990) et les indices sont calculés à partir des réanalyses du NCEP-NCAR ; ce sont des combinaisons, parfois élaborées, des valeurs de base pression, altitude géopotentielle, température, humidité, composantes du vent. Les 65 indices retenus sont rangés en indices thermodynamiques (température et humidité) et indices dynamiques (vent). Une étude climatologique pour l'été 1985 montre les liens entre les indices, les ondes d'est et l'OLR. Ces liens sont beaucoup moins nets sur la Basse Côte qu'au Sahel. L'étude porte sur le mois d'août, d'une part parce que la ZCIT y atteint sa latitude nord extrême ce qui évite les difficultés liées à la tendance saisonnière et d'autre part parce que les précipitations y sont maximums. On cherche à prévoir la pluie à Dakar car c'est à cette extrémité ouest de lAfrique que l'on dispose du plus grand nombre possible de points de grille où calculer les indices prédicteurs, la circulation troposphérique estivale s'y faisant d'est en ouest (sauf dans la couche de mousson). La prévision de la pluie quotidienne est faite à l'aide d'équations de régression linéaires après qu'on ait réparti les pluies en 7 classes. Pour chaque échéance, on a recherché pour chaque indice, le point de grille où sa corrélation avec la pluie à Dakar était la plus grande (en valeur absolue), dans la période d'apprentissage (1968-1984). On a ensuite construit, pour chaque échéance, une équation de régression incluant les 65 indices, chacun étant pris au point de grille où sa corrélation avec la pluie était maximum. On a testé la qualité des équations sur l'intervalle 1985-1990. Jusqu'à 3 jours d'échéance, les prévisions calculées par les équations de régression sont meilleures que la prévision climatologique, cependant les très fortes pluies sont mal prévues. On a établi des équations de régression avec les mêmes indices pour prévoir les cumuls de pluie sur 3 jours consécutifs. Le taux d'erreur de prévision des faibles pluies est alors très petit. A l'aide d'une régression pas à pas ascendante on a déterminé les indices qui ont le plus de poids dans les équations de régression; ce sont : le niveau de condensation adiabatique, le tourbillon à 700 hPa, l'humidité à 925 hPa et le flux de vapeur d'eau.

  • Titre traduit

    Convection indexes and daily rainfall amounts in West Africa : a step towards daily lead-times forecasts of the rain in Dakar


  • Résumé

    This study investigates the relation between stability indexes and West African daily rainfall amounts in order to predict the daily ram amount at 1-5 day lead times. Daily precipitation on a grid 2. 5ʿ x 2. 5ʿ for the period 1968-1990 was obtained from the Institut Français pour la Recherche et le Développement (IRD). Sixty-five indexes were computed using NCEP-NCAR reanalyses in the area 15ʿS-30ʿN, 30ʿW-30ʿE. The dataset consist of reanalyses of the global observation network of meteorological variable : pressure, geopotential height, temperature, humidity and wind components. Indexes may be divided into two categories thermodynamical (temperature and humidity) and dynamical (wind components). A climatological study for the summer 1985 shows links between indexes, easterly waves and OLR. These links are weaker in the Gulf of Guinea that in the Sahel. The study relates to daily rains in august because precipitation totals are larger then at Dakar and because the ITCZ lies at it most northerly latitude, thus all problems with trends were avoided. The Dakar region is the westernmost part of the Sahel. During summer, winds blow east to west in the troposphere above the monsoon layer ; hence, we have the largest possible number of grid points from which to compute the predictors. Linear regression equations were established to forecast rain at Dakar, divided in seven classes. For each lead time and each index, correlation coefficients were computed in order to deterrnine the grid point when the correlation reaches its maximum value during the period 1968-1984, and so to be included in the regression equation. The predicting skill of the equations was tested on the six remaining Augusts (1985-1990). The regression equations for six precipitation amount classes at the 1- to the 3-day lead times, though not very good for large rain amounts, perform better than the climatological forecast. Regression equations were also computed to predict 3-day rain amounts. Results show that it is difficult to miss small rainfall amounts. A stepwise foreward regression method was attempted to evaluate the importance of the various predictors. Thermodynamical indexes such as the Lifting Condensation Level and Humidity at 925 hPa, vorticity at 700 hPa and mixes indexes such as Water Vapor Fluxes were the best predictors.

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Informations

  • Détails : 219 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 213-219

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