Documentation et interprétation physique de la variabilité intrasaisonnière de la mousson africaine; application à la prévision

par Dazangwendé Emmanuel Poan

Thèse de doctorat en Océan, Atmosphère et surfaces continentales

Sous la direction de Jean-Philippe Lafore.


  • Résumé

    La mousson d'Afrique de l'Ouest se caractérise par une très forte variabilité des pluies à toutes les échelles spatiales et temporelles. Le travail de thèse se focalise sur la variabilité synoptique et intra-saisonnière de la mousson, dont les impacts socio-économiques peuvent être dramatiques dans cette zone subsaharienne. L'objectif est d'une part de contribuer à la documentation statistique de cette variabilité et la compréhension de la physique associée, et d'autre part de mettre à profit le potentiel de prédictibilité associée à ces échelles pour guider les prévisions à courte et moyenne échéances. Au Sahel, l'humidité est un des facteurs importants pour l'activité pluviométrique, avec souvent un effet limitant sur le déclenchement de la convection profonde. Dès lors ce travail de thèse s'est focalisé sur l'humidité intégrée sur la colonne ou eau précipitable, pour étudier la variabilité de la mousson. L'activité des ondes d'est, principales perturbations synoptiques de l'atmosphère ouest-africaine pendant l'été boréal, a été détectée et analysée sous cette perspective de l'eau précipitable. Cette étude a ouvert une voie à la compréhension du couplage onde et convection au sein de la mousson. Une analyse conjointe des contributions dynamiques et diabatiques à la physique des ondes a été ensuite entreprise. Il ressort que, la dynamique, via les transports d'énergie associée à l'état de base fortement barocline du Sahel, est un élément précurseur et prédominant dans la couche d'atmosphère en-dessous du jet d'est africain. En revanche, dès que les ondes atteignent leur phase de maturité, le rôle de convection devient primordial grâce aux sources de chauffage et puits d'humidité qu'elle introduit dans l'atmosphère. En outre, elle engendre un transfert turbulent et convectif de quantité de mouvement horizontal, de la surface vers les couches plus hautes, permettant de renforcer les circulations dans la moyenne troposphère. La compréhension du couplage onde-convection ouvre alors une perspective à l'amélioration des modèles de prévision du temps sur l'Afrique.

  • Titre traduit

    Documentation and physical interpretation of the African monsoon intra-seasonal variability for improved weather forecasts


  • Résumé

    The West African monsoon rainfall experiences a large spatial and temporal variability. In this thesis, a focus has been given on the synoptic to intra-seasonal scales which can lead to dramatic socio-economic consequences over Sahelian areas. The main goal is, on the one hand, to document and hence to better understand the physics associated with such scales of variability, and on the other hand, to provide some useful tools to improve short to medium ranges forecast skill over Africa. Over the Sahel, the supply of humidity is a key feature in the rainfall distribution and mostly a limiting factor to the initiation of deep convection. Therefore, the current study is based on the total column integrated specific humidity, also called precipitable water, to disentangle the important physics involved in the monsoon intra-seasonal variability and more specifically on the synoptic scale. African Easterly Waves (AEW), also known as the main synoptic scale disturbances of the Western African atmosphere during the boreal summer, have been detected and characterized from this "moist" perspective. This study then provides a new approach for studying the coupling between AEW and convection. A joint assessment of both dynamic and diabatic contributions to the AEW growth has been undertaken. Dynamics is, through the baroclinic and barotropic energy transport, a precursor and a predominant mechanism in the layer below the African easterly jet. However, since convection is enhancing, diabatic processes become accounting for a crucial role in the atmospheric circulation through the release of heat as well as the humidity sink. Meanwhile, subgrid convective scale eddies transport a large part of the horizontal momentum, from the surface to the mid-levels. This enhances the midtroposheric cyclonic/anticyclonic circulation of the AEW. Finally, this process-based analysis of the coupling between dynamics and convection provides some useful tools for model assessment and improvement over Africa.


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