Impact de la température de surface sur les précipitations au nord du Golf de Guinée durant le printemps boréal aux échelles saisonnières à diurnes

Surface temperature impact on precipitation in the northern Gulf of Guinea during boreal spring from seasonal to diurnal scales

• Auteur / Autrice : Manuel Tanguy
• Direction : Gaëlle de Coëtlogon, Laurence Eymard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océan, atmosphère, climat et observations spatiales
• Date : Soutenance le 15/03/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'environnement d'Île-de-France (Paris ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Atmosphères, observations spatiales (Guyancourt, Yvelines ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (1991-....)
• Jury : Président / Présidente : Cécile Mallet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benjamin Sultan, Hubert Gallée, Fleur Couvreux, Serge Janicot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Benjamin Sultan, Hubert Gallée

Mots clés

Mots clés contrôlés

Moussons

Interaction mer-atmosphère

Variations saisonnières

Guinée, Golfe de

Précipitations (météorologie) -- Variabilité

Mots clés libres

Précipitations côtières

Cycle diurne

Cycle saisonnier

Intrasaisonnier

Brise de mer et de terre

Température de surface océanique

Coastal precipitation

Diurnal cycle

Seasonal cycle

Intraseasonal

Land and sea breeze

Sea surface temperature

Résumé

Ce travail étudie l'impact de la température de surface, principalement océanique, sur la mousson ouest africaine, pendant la saison où les précipitations sont les plus importantes autour de de la côte guinéenne (au nord du golfe de Guinée), de fin mai à début juillet. Les données utilisées sont principalement les réanalyses ECMWF ERA5, mais également des produits de données observées : température de surface océanique, précipitations, couverture de différents types de nuages, et vent à la surface de l'océan.Une première partie expose les méthodes adoptées et le contexte saisonnier dans lequel s'inscrit cette phase côtière de la mousson, avant la migration des précipitations vers le nord du continent (Sahel) en été.Une étude climatologique tenant compte de la variabilité interannuelle est ensuite réalisée sur la période 2008-2015 : on retrouve le rôle déterminant de la langue d'eau froide (upwelling équatorial qui apparaît en mai) sur le début de la saison des pluies côtières. De plus, on met en évidence le rôle probable de l'upwelling côtier, qui se forme en juillet le long des côtes guinéennes entre 8W et 5E, sur la fin de ces précipitations côtières, via la diminution de la convergence côtière du transport d'humidité.On s'intéresse ensuite au cycle diurne, qui est important près de la côte et suit complètement la modulation de la convergence de basse couche par l'alternance brise de mer / brise de terre : là encore, l'upwelling côtier semble renforcer la brise de mer et diminuer l'intensité de la brise de terre, donc diminuer les précipitations côté océan (qui constituent la majeure partie des précipitations côtières).Pour finir, une étude à l'échelle intrasaisonnière sur la période 2000-2018 montre que l'influence océanique sur les précipitations côtières (plus précisément sur leur latitude) diminue progressivement vers la fin de la saison pour laisser le régime d'ondes d'est vers 700 hPa prendre le contrôle des précipitations, même si nos analyses suggèrent que ces deux modes interagissent entre eux. On retrouve de plus en intrasaisonnier un signal correspondant à ce qu'on trouve à l'échelle saisonnière : une intensification (diminution) de l'upwelling côtier aurait bien pour effet de diminuer (augmenter) les précipitations côtières.

This work, concerning the West African monsoon, studies the role of surface temperature, mainly over the ocean, during the Spring Guinean coast rainfall season (north of the Gulf of Guinea), from May to July. The data used are mainly ECMWF ERA5 reanalyses, but also satellite observation data : ocean surface temperature, precipitation, cover of different types of clouds, and ocean surface wind.The first part describes the methods developed and the seasonal context in which this coastal phase of the monsoon occurs, before the migration of precipitation towards the Sahel latitude in summer.A climatological study taking into account the inter-annual variability is then carried out over the period 2008-2015. It evidences the determining role of the cold tongue (equatorial upwelling, which appears in May) on the beginning of the coastal rainy season. In addition, highlight is put on the probable role of coastal upwelling, which occurs in July along the Guinean coast between 8W and 5E. This occurence coincides with the end of this coastal precipitation, through the decrease of moisture transport coastal convergence. Then we study the diurnal cycle. Near the coast, it mainly consists in the modulation of the low layer convergence by the sea breeze / land breeze alternation. Again, the coastal upwelling seems to strengthen the sea breeze and decrease the intensity of the land breeze, thus reducing precipitation on the ocean side (which constitutes the major part of coastal precipitation).This work is completed by a study of intra-seasonal variability over the period 2000-2018. Main results are that the oceanic influence on coastal precipitation latitude gradually decreases towards the end of the coastal monsoon season, leaving then the regime of easterly waves around 700 hPa take control of precipitation. Our statistical results, nevertheless, suggest that these two synoptic « modes » interact with each other. Moreover, we find, at the intra-seasonal scale, a signal corresponding to what is found at the seasonal scale: an intensification (decrease) of coastal upwelling would indeed have the effect of reducing (increasing) coastal precipitation.