Étude des processus pilotant les cycles diurnes de la mousson ouest africaine

par Amanda Gounou

Thèse de doctorat en Océan, atmosphère et surfaces continentales

Sous la direction de Françoise Guichard et de Fleur Couvreux.

Soutenue en 2011

à Toulouse 3 .

mots clés

• Mousson d'Afrique de l'Ouest
• Cycle diurne
• Couche limite atmosphérique
• Interactions surface-atmosphère
• Modélisation méso-échelle
• Moussons -- Afrique occidentale
• Circulation atmosphérique -- Modèles mathématiques

Résumé

Le cycle diurne est un mode de variabilité fondamental de la mousson Ouest-Africaine. Il est notamment observé à l'échelle locale sur l'évolution des propriétés de la couche limites atmosphériques mais aussi à des échelles plus importante sur la circulation de mousson et le développement de la convection profonde. En Afrique de l'ouest, ce mode de variabilité est peu documenté et encore mal représenté par les modèles numériques. Ainsi, ces travaux de thèse se basent tout d'abord sur l'analyse d'observations collectées pendant la campagne de mesures AMMA pour caractériser les cycles diurnes le long d'un transect méridien allant de la côte Guinéenne jusqu'au Nord du Sahel. On se focalise ici sur les basses couches atmosphériques et les structures verticales pendant les phases d'humidification et de mousson. Sur la base de cette étude, un cadre de modélisation a été développé pour analyser la représentation des cycles diurnes observés le long du transect méridien. Cette partie a permis de mettre en évidence des biais systématiques du modèle faisant entre autres intervenir les nuages et leur impact radiatif à la surface. Enfin, les mécanismes de déclenchement diurne de la convection ont été étudiés, plus précisément les couplages à méso-échelle entre l'initiation de convection profonde et les propriétés de surface. Cette étude, basée sur l'analyse combinée de données satellites documentant plus de 2000 initiations d'orages montre l'importance des gradients de propriétés de surface sur le déclenchement des systèmes convectifs au Sahel.

Titre traduit

The driving processes behind the diurnal cycles of the west African Monsoon

Résumé

The diurnal cycle is a fundamental mode of variability of the West African monsoon. It is particularly observed locally on the evolution properties of the atmospheric boundary layer but also at larger scales on the monsoon circulation and the development of deep convection. In West Africa, this mode of variability is poorly documented and not well represented by numerical models. Thus, this thesis is based firstly on the analysis of observations collected during the AMMA measurement campaign to characterize the diurnal cycles along a transect meridian Guinean coast to northern Sahel. The focus here is on the lower atmospheric layers and vertical structures for phases of pre-monsoon and full monsoon periods. Based on this study, a modeling framework was developed to analyze the representation of diurnal cycles observed along the meridional transect. This work has highlighted systematic biases of the model involving clouds and their radiative impact at the surface. Finally, the triggering mechanisms of the diurnal convection were studied, specifically mesoscale couplings between initiation of deep convection and surface properties. This study, based on the combined analysis of satellite data documenting over 2000 initiation of storms shows the importance of gradients of surface properties on the onset of convective systems in the Sahel.