(cipma-chaire unesco) master of science en océanographie...

DEVELLOPPEMENT D'INDICES D'UPWELLING A PARTIR DES OBSERVATIONS

SATELLITES CAS DE LA FAÇADE OUEST AFRICAINE ( SENEGAL)

Chaire Internationale en Physique Mathématique et Applications

(CIPMA-Chaire UNESCO)

Master of Science en Océanographie Physique et Applications.

Présenté par :

Moustapha Sow

Faculté des Sciences et Techniques (FAST)

Université d'Abomey-Calavi (UAC)

Cotonou, République du Bénin

©ICMPA Publishing 2012

Université d'Abomey-Calavi (UAC), BENIN

Faculté des Sciences et Techniques (FAST)

Chaire Internationale en Physique Mathématique et

Applications

(CIPMA - Chaire UNESCO)

M.Sc N ◦. . ./M.Sc/CIPMA/FAST/UAC/2012.

DEVELLOPPEMENT D'INDICES D'UPWELLING A PARTIR DES OBSERVATIONS

SATELLITES CAS DE LA FAÇADE OUEST AFRICAINE ( SENEGAL)

Mémoire de Master of Science

En

Océanographie Physique et Applications

Présenté par :Moustapha Sow

Superviseur : Dr. Bamol Ali Sow (HDR) et Mr Dominique Dagorne

Jury :

Président : ....................

Examinateurs : ....................

Rapporteur : ....................

Cotonou, Rép. du Bénin

i

Dédicace

A mes très chers parents ...Ma Geneviève khary Faye,

Mon grand-père Jean Baptiste Thiaw

Mon tuteurs Thomas Diambar Faye, Marie Ndecky

Que Dieu vous bénisse in�niment

ii

Remerciements

Je tiens sincérement à remercier Mr Dominique Dagorne et Dr Bamol Ali Sow qui m'ontencadré tout au long de ce stage. Leur entiére disponibilité, leur rigueur, et leurs encourage-ments sans faille m'ont été d'un apport précieux.

Je remercie également les initiateurs de ce master, le Professeur Norbert Hounkonnou et leDocteur Bernard Bourlés, qui ont su mettre tout en ÷uvre a�n que tout se passe dans un bonétat d'esprit. Je remercie le Docteur Ezinvi Baloitcha, à qui, j'adresse une mention spéciale,pour sa contribution.

Je remercie tous ceux, qui de près ou de loin, m'ont apporté leur soutien, en particulier lesétudiant de la première promotion de l'université de Ziguinchor (Sénégal) pour leurs encour-agements. Je ne �nirai pas sans adresser un coup de c÷ur à mes parents, car sans eux rien detout cela n'aurait été possible.

Dieu vous le rendra aux centuples.

Table des matières

Dédicace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i

Remerciements ii

1 Introduction 3

2 Etat de l'art 4

2.1 Les caractéristiques de la zone MSG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.1.1 Environnement physique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.1.2 Etudes météorologiques et hydrodynamique . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.2 Upwelling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.2.1 Dé�nition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.2.2 Généralité sur les Systèmes d'Upwelling de Bord Est ( SUBE) . . . . . . 102.2.3 Dé�nition et variabilité spatio-temporelle des di�érents indices d'upwelling

côtier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

3 Données et méthodes 13

3.1 Présentation de la zone d'étude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133.2 Données et méthodologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3.2.1 Données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143.2.2 Extraction du vent,de la SST et de la chl-a et de calcul des indices (CUIv-

ent, CUIsst et CUIchl-a) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.2.3 Méthodes statistiques utiliées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4 RESULTATS ET DISCUSSIONS 18

4.1 Etat moyen du vent, de la SST et de la CHL-a sur le MSG . . . . . . . . . . . . 184.1.1 Période froide : saison d'upwelling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184.1.2 Période chaude : saison des pluies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.2 Description de la bathymétrie du MSG entre 0-500 mètres . . . . . . . . . . . . 204.3 Etude climatologique sur le plateau continental du MSG . . . . . . . . . . . . . 21

4.3.1 Climatologie de la direction du vent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214.3.2 Climatologie du Vent,de la SST et de la CHl-a . . . . . . . . . . . . . . 214.3.3 Climatologie des indices d'upwelling :CUIw, CUIsst et CUIchla . . . . . 224.3.4 Variabilité saisonnière de la directiondu vent sur les côtes sénégalaise . . 234.3.5 Séries temporelles le long des côtes sénégalaises :ZCN, ZCC et ZCS . . . 24

4.4 Variation à l'échelle interanuelle sur le MSG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264.4.1 Variabilité interannuelle des di�érents paramètres et leurs anomalies . . . 26

TABLE DES MATIÈRES 2

4.4.2 Variation interanuelle des ��é�ents indices d'upwelling et leurs anomalies 284.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.5.1 Variabilité interannuelle des di�érents indices le long des côtes sénégalaise 304.5.2 Relation entre ces di�érents indices : regression linéaire cross/auto corre-

lation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304.6 Discussions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

5 Conclusion et perspectives 32

Table des �gures 33

Bibliographie 35

Chapitre Premier

Introduction

La compréhension du climat dans les régions intertropicales et subtropicales nécessite uneétude approfondie des interactions entre l'océan et l'atmosphère.La température de surface de l'océan joue un rôle prépondérant dans la modi�cation desparamètres météorologiques de la couche limite atmosphèrique. Un gradient de températurede surface de l'océan génère une di�érence de pression qui est à l'origine de déplacements demasses d'air des hautes pressions vers les basses pressions, constituant la circulation des ventsdans la couche limite atmosphèrique.D'un autre côté, l'océan mondial comprend quatre principaux systèmes d'upwelling bord est :le système des Canaries (Maroc, Mauritanie, Sénégal, Guinée...), de la Californie, du Benguela(Angola, Namibie) et du Humboldt (Chili, Pérou). Ces systèmes d'upwelling avec une super�-cie de 3% de la surface océanique participent avec un taux de 40% des captures de pêcheriesmondiales, dans l'industrie de la pêche (Fréon, IRD). La région des Canaries (Portugal, Maroc,Mauritanie, Sénégal) est le siège d'un vaste écosystème d'upwelling côtier, qui a�ecte d'unemanière importante la production biologique. La compréhension de la variabilité de ce systèmed'upwelling est donc très importante pour l'exploitation et la gestion des ressources halieu-tiques.Pour quanti�er ce phénoméne, divers indices ont été mis en oeuvre à partir des paramètresobservés, en particulier par satellite (Bakun, 1973 ; Demarcq et Faure, 2000 ; Lathulière, 2008 ;Bograd, 2009).L'objectif de ce travail est d'étudier la variabilité du système d'upwelling côtier ouest africainen utilisant des indices basés respectivement sur la température de surface de la mer (TSM),la chlorophylle−a et le vent. de cette étude, sur le plateau continental sénénégalais pour mieuxfaire ressortir les phénomènes à la côte.La première partie de ce travail sera consacrée à une étude bibliographique sur le système d'up-welling ouest africain et les di�érents indices mis en oeuvre, ensuite nous décrivons les données,outils et méthodes utilisés pour calculer ces indices, puis présenterons les résultats obtenus.Nous terminerons par une conclusion dans laquelle nous dégagerons quelques perspectives à cetravail qui pourraient faire l'objet d'études plus approfondies.

Chapitre Deux

Etat de l'art

Ce premier chapitre s'appuie essentiellement sur un historique de l'ensemble des connais-sances bibliographique sur les aspects de l'environnement physique et ceux hydrodynamiquesdans le siège de l'upwelling de la façade Mauritanie, Sénégal et Guinée (MSG) en faisant unzoom sur le domaine océanique sénégalaise. En e�et, Ces di�érents facteurs gouvernant la pluspart des interactions océan-atmosphère qui donnent naissances à des phénoménes physiquescomme par exemple la remonté des eaux de fond en surface. Pour quanti�er ce phénomène d'af-�eurement, des auteurs ont développé des indices dont on fera une synthèse dans cette section.

2.1 Les caractéristiques de la zone MSG

2.1.1 Environnement physique

Les côte de la MSG sont principalement caracterisées par une structure bathymèmtriquediverse et hétérog�ne.

a-) La topographie

(a) MSG (source : GEBCO) (b) Sénégal (source COADAS)

Figure 2.1 � (a) : Vue tridimensionnelle de la marge continentale contiguë de la MSG y �gure.la sphère coloriée indiquant le point de pied du talus continental sénégalais. (b) : Zoom sur lalimite du plateau continental sénégalais .

Etats de connaissances 5

La zone du MSG est marquée par une structure bathymétrique diverse du nord vers le sud(Figure 2.1 -a ). Sa bathymétrie est inégalement répartie du plateau continental jusqu'à l'iso-bathe 200 mètres :XAu sud du Cap-Blanc (21°N) jusqu'au banc d'Argin le plateau est comprise entre 65−97 km.XAu niveau du Cap-Timiris (19°N) elle est de 16 kmXDu Cap-Timiris à Saint-Louis du Sénégal la largeur du plateau est en moyenne égale à 48.27kmXDe Saint-Louis jusqu'au Cap-Vert elle s'épaissit et avoisine 8 km .XAu sud du cap dakarois jusqu'en Guinée la largeur du plateau continental ré-augmente jusqu'àatteindre 87 km au sud du Sénégal (Casamance) et s'étend entre 140−168 km dans le domaineguinéen.Cependant, la côte sénégalaise est caractérisée par la présence de la presqu'île du Cap−Vert, lepoint le plus accidenté de la côte ouest africaine et a permis à Roy (1992) répartir ce domainecôtier en deux zones : la Grande côte (GC) au nord et la petite côte au sud de la presqu'île.Cependant, la GC est caractérisée par un plateau continental étroite et orienté de secteur N-NE et la présence de la fosse du Kayar située à environ quelques dizaines de Km du Cap-Vert.Tandis qu'au sud, le plateau s'¨argit et le talus continental se situe entre 10−30 mètres de lacôte et est orienté NW-N puis N (Figure 2.1 -b). Par conséquent, la presquîle du Cap−Vert(Fréon, 1988a), les caps et les fosses jouent des rôles fondamentaux sur la météorologie et ladynamique océanique dans cette zone.

2.1.2 Etudes météorologiques et hydrodynamique

a-) Les régimes de vent et les saisons sur le MSG

Figure 2.2 � Circulation tropicale du vent en surface et la position de la ITCZ en janvier eten juillet (Giraud, 2001 d'après Leroux, 1996)

La façade Nord-Ouest de la côte africaine est in�uencée par la présence de deux massesd'airs d'origine boréale et une masse d'air d'origine australe. Tout au long de l'année la zonede haute pression est observée au voisinage de l'anticyclone des Açores. En e�et, les vents les


plus intenses sont :Xl'alizé boréal ou harmattan, air continental originaire des régions sahariennes. Ce vent chaudet très sec, de direction Nord−est est le principal moteur de l'upwelling sur le MSG (Woosteret al., (1978)).Xl'alizé austral ou mousson dévié à cause de la force de Coriolis lors de son passage de l'hémis-phére sud à l'hémisphère nord. Cet �ux d'air océanique de secteur Sud−ouest, chargé d'humiditéprovient des régions équatoriales.Ces alizés convergent vers l'équateur météorologique connu sous le nom de Zone de ConvergenceIntertropicale (Intertropical Convergence Zone (ITCZ)). Du fait de l'alternance de la positionde l'ITCZ le MSG connait principalement deux saisons :Xune saison sèche (Novembre-Mai) caractérisée par des vents de secteur nord et nord-est quise prolongent plus au sud avec une ITCZ situ'ee vers 6°N (Figure 2.2-b)Xune saison humide (Juin-Octobre) marquée par un a�aiblissement des alizés entrainant l'intru-sion de la mousson africaine qui est un vent de secteur sud-ouest correspondant à une remontéede l'ITCZ vers le nord, aux environs de 20°N (Figure 2.2 a). Cette intrusion entraine une trésforte pluviométrie en Guiné, qui décroît ensuite progressivement vers le nord.En réponse á cette variabilité des champs de vents, l'hydrologie de la façade maritime séné-galaise est caractérisée par une variabilité spatiale, saisonnière et interannuelle marquée (Figure2.2). Il y a deux grandes saisons séparées par des saisons de transitions :

� saison froide : janvier−mai

� une saison chaude : août−octobre

� transition saison froide saison chaude : juin−juillet

� transition saison chaude saison froide :novembre− décembre

b-) Courantologie et transport dus au vent sur le MSG

� Courantologie de surface

Au moment où l'ITCZ est en position sud (hiver boréal), la mousson est beaucoup moinsintense car l'incursion des vents sud dans l'hémisphère nord est moins profonde. Sur la côte,lesvents de secteur nord poussent le courant des Canaries au delà du Cap Blanc (21°N). Sous cecourant côtier se trouve un Contre-courant dirigé vers le nord au niveau du talus continentalentre le Cap Vert et le Cap Blanc. Le MSG se trouve entre la région du gyre subtropical (24°N-33°N) et celle du gyre de recirculation côtier (10°N-19 °N) dé�nis par Lathuilière et al., (2008)et sont séparées par la zone frontale du Cap-Vert (Zenk et al., 1991) (Figure 2.3).

La côte sénégalaise se situe dans la zone de recirculation cyclonique comprise entre 10°N-19°N. Elle est sous l'in�uence de deux (02) courantsX le courant Nord équatorial (CNE, en anglais NEC : North Equatorial current), provenant


Figure 2.3 � La circulation de surface le long de la MSG (Mittelstaedt (1991) and Strammaet al. (2005))

d'une branche du Courant des Canaries, se déplace vers le Sud-ouest tout le long de la côtesénégalaise ;X le contre courant équatorial nord (CCEN ou en anglais NECC : North Equatorial countercurrent), courant chaud, vient de l'Ouest et s'écoule vert l'Est ; il aborde les côtes sénégalaisesau moment du retrait des alizés (juin−août) et est alimenté par la branche sud du gyre derecirculation (Lathuilière et al.; (2008)).Le Contre-courant Nord-Equatorial transporte sur le plateau continental les eaux chaudes etsalées. Il s'in�échit vers le sud-est pour former le Courant de Guinée.

� Les transports des masses d'eaux

(a) MSG (source : GEBCO) (b) Sénégal (source COADAS)

Figure 2.4 � A gauche : Vue tridimensionnelle de la marge continentale contiguë de la MSG y�gurent. la sphère coloriée indiquant le point de pied du talus continental sénégalais. A droite :Zoom sur la limite du plateau continental sénégalais .


A grande échelle, la circulation moyenne (stationnaire) de l'océan ouvert (loin des côtes)peut être considérée comme résultant d'un équilibre dynamique entre le gradient horizontaldépression, la force de Coriolis et la force de friction due é la tension du vent de surface avec

fk ∧ V = −5Pρ

+1

ρ0

∂τ

∂z(2.1)

Oú τ est la tension du vent à la surface de l'océan (N/m2 ), ρ (kg/m3) la densité de l'eau, f(s−1) le paramètre de Coriolis á la latitude considérée et p la pression.Si l'océan est homogène en densité, la vitesse géostrophique ne varie pas avec la profondeur(équationsdu vent thermique), alors que la vitesse dÉkman diminue avec la profondeur, et son hodographedécrit une spirale nommée spirale d'Ekman avec un courant de surface orienté à 45°par rapportà la direction du vent (Figure 2.4-a).Dans la couche d'Ekman, l'équilibre entre la force de Coriolis et la force de viscosit' se traduitpar :

fK ∧ Ue = Ku∂z2Ue (2.2)

D'où on peut écrire quefUe = Ku∂

2Ve (2.3)

fVe = Ku∂2Ue (2.4)

En surfacei.e Z=0Ue =

τyρ0f

(2.5)

Ve = −τxρ0f

(2.6)

En moyenne, la tension du vent de surface induit un transport de masse d'eau intégré sur laprofondeur de la couche d'Ekman à 90°à droite du vent dans l'hémisphère Nord, et sa gauchedans l'hémisphère Sud et est dé�ni par :

−→Ue =

∫ ∞0

−→uedz (2.7)

−→Ue = −

1

ρf

−→U ∧ −→τ (2.8)

La tension du vent s'estompe avec la profondeur et devient nul à la base de la couche d'Ekmanqui peut être mis en équation sous la forme :

d =

√2Ku

f(2.9)

Ce transport horizontal est compensé par un �ux vertical et en intègre verticalement l'équationde continuité (équation 2.7) sur l'épaisseur de la couche d'Ekman

∂xu+ ∂y + ∂z = 0 (2.10)

∂xug + ∂yvg = 0 (2.11)


A la base de la couche d'Ekman la vitesse verticale égale

we =1

ρf(−→5 ∧−→τ ).−→k (2.12)

Le pompage d'Ekman dépend ainsi du rotationnel de la tension du vent. Si on se place dansl'hémisphère nord (f>0) un rotationnel positif de la tension du vent entraîne une divergencedes masses d'eau qui génère une vitesse verticale positive qui traduit un transport vertical versla surface accompagnée d'une remontée de la thermocline : on parle d'upwelling (Figure 2.4-b).Par contre, un rotationnel positif de la tension du vent entraîne une convergence des massesd'eau au centre créant ainsi un transport vertical vers les couches de subsurface accompagnéd'un approfondissement de la thermocline : on parle de downwelling (Figure 2.4-b).

2.2 Upwelling

Une étude océanographique nécessitant une approche pluridisciplinaire (la physique, la bi-ologie, la chimie, la géophysique, la géochimie, la biogéochimie,...), il convient d'élargir la dé�-nition de l'upwelling côtier au delà du phénomène purement physique.

2.2.1 Dé�nition

Figure 2.5 � Les di�érents processus physiques et biologiques dans un upwelling (source :http: // www.isi�sh.fr/r-d-consulting/nos-expertises.

L'upwelling est un processus physique, qui sous l'action du vent crée un �ux vertical as-cendant des masses d'eaux sub−super�cielles vers la surface le long du talus continental. Ceseaux riches en sels nutritifs favorables á l'écosystème pélagique (Jacques et Tréguer, 1985) sontconcentrées dans la couche euphotique qui correspond à la couche qui s'étend de la surfacejusqu' à une profondeur à laquelle la luminosité est égale à 1% de celle incidente. Ces eaux desurface sont drainées vers le large, en dehors de la zone d'upwelling par une dérive de surface(Roy, 1992) ( Figure 2.5).


2.2.2 Généralité sur les Systèmes d'Upwelling de Bord Est ( SUBE)

Dans l'océan mondial on distingue quatre grands écosystèmes d'upwelling côtier qui regor-gent 40% de la pêcherie mondiale et n'occupant que 3% de sa super�cie. Ces systèmes sontreparties sur deux océans : l'Atlantique et le Paci�que

Figure 2.6 � les principaux système d'upwelling de bord est (source :

Dans l'océan Atlantique• le système du Benguela dans l'hémisphère sud au large de l'Afrique du Sud, l'Angola et laNamibie.• le système des Canaries dans l'hémisphére nord qui intéresse le Maroc, la Mauritanie, leSénégal, la, la Guinée.Dans l'Océan Paci�que• le système d'Humboldt dans l'hémisphère sud au large du Pérou et du Chili• le système de la Californie dans l'Hémisphère Nord.Ces “laboratoires in-situ“ de pêche (Figure 2.6) sont très productifs (Canaries, HumboldtBenguela). Le système d'upwelling Californien, comparé aux autres est le moins productif dufait de la turbulence dans la zone de transite côtière, entrainant une baisse de la productionorganique et d'export de matière organique (Marchesiello et al., 2000 ; Gruber et al., 2009) quirésulte des phénoménes de méso échelles (Marchesiello et al.,2000 ; Estrade et al.,2008 ; Capet etal.,2007 ; Fréon et al.,2006) qui y sont plus énergétique que dans les autres SUBE (Marchesielloet al. ; 2009).Dans le cadre de ce travail nous nous intéressons au système qui borde la côte nord-ouestafricaine i.e. celui des Canaries, et plus particulièrement à l'upwelling côtier le long du domaineMSG avec un focus sur les côtes sénégalaises (Figure 2.6). On ne s'attardera pas ici Ã dé�niret décrire les phénomènes de remontées d'eau froide â la côte sénégalaise, on se reportera auxtravaux de Teisson (1983) et Roy (1991) pour le Sénégal. Le déplacement saisonnier de l'anticy-clone des Açores, de la dépression saharienne et de la zone intertropicale de convergence(ZITC)déterminent le balancement des alizés et donc la position et l'intensité des upwellings le longde la côte Ouest africaine (Wooster et al, 1976 Binet, 1991).L'upwelling le long de la côte Nord ouest africaine ayant comme principal moteur les alizésboréaux (Wooster et al., (1978)) connait des �uctuations saisonnières du point de vue de ces


paramètres principaux à savoir en plus de son moteur (le vent), la SST et chlorophylle-a.

2.2.3 Dé�nition et variabilité spatio-temporelle des di�érents indices

d'upwelling côtier

Pour quanti�er ce phénomène d'upwelling, divers indices d'upwelling côtier (IUC ou enanglais Coastal upwelling index) ont été mis en ÷uvre à partir des paramètres observés, en par-ticulier par satellite (Bakun, 1973 ; Demarcq et Faure, 2000 ; Lathulière, 2008 ; Bograd, 2009).

� IUC lié au vent

L'upwelling identi�é sur les côtes nord ouest africaines (MSG) est un upwelling côtier (Roy,1989). A ce titre, il est principalement induit par les vents notamment les alizés (Wooster etal. ;1976). Pour cela, la théorie d'Ekman(1905) s'applique parfaitement au calcul de l'indiced'upwelling dans la zone (Teisson, 1982). En e�et, le transport d'Ekman donne une bonne es-timation du transport des masses d'eau par le vent (Roy, 1991).Le stress du vent sur l'océan combiné la rotation de la terre exprimée par la force de Corio-lis oblige les masses d'eau super�cielles à s'éloigner des côtes occidentales des continents dansles zones intertropicales. L'action du vent sur lócéan provoque ainsi un transport des massesd'eau dirigé à 90°vers la droite de l'hémisphère Nord et appelé transport d'Ekman (Guichard,1997). L'eau super�cielle est remplacée par la remontée d'eaux profondes plus froides et richeen sels minéraux que l'eau super�cielle. Elles sont caractérisées par une grande concentrationen nutriments tels que nitrates, phosphates et silicates, qui jouent un rôle déterminant dans lecontrôle de la production primaire et le développement de la nourriture pour les poissons. DansBakun (1973) et Bakun and Parrish, (1980) ces auteurs ont proposé de calculer un indice quitraduit la composante du transport d'Ekman normale à la côte et dirigé vers le large. L'indiced'upwelling côtier not' IUC (en anglais : CUI= Coastal Upwelling Index) est calculé à partirdu stress du vent en faisant intervenir le carré de la composante de la vitesse du vent parallèleà la côte (équation ??).Cet indice a été appliqué aux études des variations de populations des poissons et d'autresorganismes marins en Californie et dans d'autres régions du monde (Bakun, 1996). La variationspatio-temporelle l'IUC s'explique par celle de à l'upwelling. L'upwelling le long des côtes nordouest Africain, est généralement plus fort dans les périodes de février à juin et d'octobre àdécembre, ce qui se traduit par des apports d'eau riche en nutriments, d'une profondeur de60 Ã 200 m, à la surface de la mer (Kuipers et al., 1993). Si l'upwelling se produit pendanttoute l'année au Cap Blanc, il est observé principalement en hiver au sud du Cap Blanc, dansla mesure où en été la cellule de haute pression des Açores qui contrôle la direction de vents deléquateur se déplace davantage vers le nord (Mann et al, 1991). Tandis qu'à l'extrême nord dela Mauritanie et au Sénégal l'upwelling est fort durant l'hiver et le printemps et absent en étéet automne (Roy, 1989). En Guinée, l'upwelling côtier se produit sur le plateau continental dedécembre à mars ou mai selon les années.Au Sénégal, avec des données de vent de l'aéroport Dakar Yo� sur la période 1963-1986 Roy


(1989) à montrée qu'en saison froide, malgré l'intensi�cation des alizés du nord il reste constanteau niveau de la Grande Côte alors que le CUI augmente au sud de la presqu'Île du Cap-Vertjusqu'au début de la saison chaude, période durant laquelle les valeurs du CUI sont faible et letransport reste toujours vers le large (Roy, 1989).

� IUC lié à la SST

Une autre manière de calculer des IUC a été proposée par Demarcq et Faure (2000) maisen utilisant comme paramètre physique la SST. Cet indice est basé à la fois sur la di�érence detempérature de surface entre la valeur la plus froide de l'upwelling (près de la côte) et une valeursituée immédiatement au large de l'upwelling (Mittelstaedt, 1991), ainsi qu'à la température deseaux de remontée. Demarcq et Faure (2000) dé�nissent l'IUT (en anglais TUI : Temperaturebased upwelling Index) par la formule suivante :

CUIsst =SSTmax− SST min

SSTmax− SST up

(2.13)

SSTmax et SSTmin représente le maximum et le minimum sur une longitude en un latitude etun instant donnés.La SSTup résulte d'un mélange entre les eaux dites : South Atlantique Center Water (SACW)et North Atlantique Center Water (NACW) avec une température de référence de 14°c (Jacqueset Tréguer, 1986). Ces eaux se trouvent à des profondeurs d'environ 100 m à 150 m (Carr etKearns, 2003).Plus la di�érence entre la SST à la côte et celle du large est grande, plus la résurgence est impor-tante. Cet indice est normalisé entre 0 et 1 par la température ce qui permet sa comparaisonentre des régions d'upwellings de caractéristiques di�érentes. Lélément normalisateur corre-spond é la température théorique des eaux résurgentes à l'endroit observé, issue des mesuresin situ. Dans l'Atlantique nord la SST up est issue du mélange entre les <South AtlantiqueCenter Water> (SACW) et les <North Atlantique Center Water> (NACW) avec SSTup égale14�(Jacques et Tréguer, 1986).En plus de ces deux paramètres physiques,l'intensité la positionn ainsi que la variabilité tem-porelle de l'upwelling peuvent aussi être quanti�ées à partir de la concentration de chlorophyllesur le plateau continental. La variabilité spatio-temporelle de la chlorophylle sur l'upwelling lelong des côtes ouest africaine est gouvernée par le vent. En termes de variabilité inter saison-niére la concentration de la chlorophylle est une conséquence directe du vent (Lathulière et al.2008). Chaque coup de vent produisant un upwelling et suivit d'un bloom phytoplanctoniquesd'où un lien étroit entre la variabilité saisonnière de la chlorophylle celle du vent sur les côtessénégalo-mauritaniennes (Lathulière et al. ; 2008).De ce fait, la �uctuation des conditions de l'environnement a�ecte beaucoup celle de la pêche,d'où l'importance d'une surveillance continue de l'environnement hydro-climatique.

Chapitre Trois

Données et méthodes

Dans ce chapitre, il s'agit de présenter la zone d'étude, l'environnement physique et hydro−climatiquedu milieu, la description des données et méthodes utilisées pour le calcul des indices d'upwellinget les outils de traitement des données.

3.1 Présentation de la zone d'étude

(a) MSG(b) Sénégal

Figure 3.1 � Domaine MSG <Mauritanie-Sénégal-Guinée> (a) et Côtes sénégalaises subdi-visées en trois zones (b) : ZCS, ZCC et ZCN.

La zone d'étude que nous allons appeler “MSG′′ pour Mauritanie-Sénégal-Guinée est com-prise entre les latitudes 22°N-6°N et les longitudes 28°W-12°W couvrant ainsi les zones côtièresmauritaniennes, sénégalaises et guinéennes. Cette zone est caractérisée par la présence duCourant des Canaries qui longe la côte nord-ouest africaine (Maroc, Mauritanie, Sénégal,Guinée) (Figure 3.1, gauche). Cette zone est le siège d'un upwelling côtier forcé par les al-izés de nord-est qui sou�ent le long des côtes. L'upwelling côtier est quasi permanent du suddu Maroc au Nord de la Mauritanie et saisonnier entre le sud de la Mauritanie et le Sénégal.Dans une deuxième partie de l'étude nous nous sommes focalisé sur les côtes sénégalaises qui

Donnée et méthodes 14

se situent entre la latitude 12°N et 16.5°N soit sur environs 500 km du Cap Skiring au sud àSaint-Louis au nord du Sénégal (Figure 3.1, droite).Nous avons subdivisé les côtes sénégalaises en trois zones(Figure 3.1,droite), en fonction del'orientation de leur trait de côte :XLa Côte Sud (ZCS) va du Cap Skiring en Casamance (12°N) à la latitude des côtes gam-biennes (13.5°N). Cette zone est caractérisée par un plateau continental large et peu profond.Elle a une orientation quasi-méridienne.XLa Côte Centre (ZCC) s'étend des côtes gambiennes (13.5°N) jusqu'au sud de Dakar, cou-vrant ainsi la Petite Côte du Sénégal. Le plateau continental y est large et peu profond avecun trait de côte orienté Nord-Ouest.XLa Côte Nord (ZCN) appelée Grande Côte va de Dakar (14.73°N) à Saint-Louis (16°75'N).Le plateau continental y est étroit avec profond avec une pente très forte. Le trait de côte estorienté Nord-est.

3.2 Données et méthodologie

Nous avons, dans ce travail utilisé trois jeux de données représentant respectivement lesparamètres vent, tempèrature de surface de la mer (SST) et chlorophylle (CHL) entre 2000 et2009.Pour traiter les di�érentes données nous avons utilisé les logiciels MATLAB et Fortran,sous le systême d'exploitation Linux.

3.2.1 Données

� Vent

Les données de vent sont issues du capteur Quiskcat (Quick Scatterometer) embarqué àbord du satellite SeaWind de la NASA, et mis en orbite le 19 juin 1999. Ce satellite fait 2passages par jour, opérationnel jour et nuit, et même en présence des nuages. Il n'est pasopérationnel en période de précipitation et près des côtes. Ce capteur fournit entre autres lemodule et les composantes zonale et méridienne de la vitesse du vent. Elles présentent une ré-solution horizontale de 0.5°(environs 50 km) et un pas de temps hebdomadaire ou mensuel. Lesproduits de vents utilisés dans ce travail sont disponibles sur le site du CERSAT de l'Ifremer(www.ifremer.fr/cersat/en/data).

� Chl-a

Les données de Chla proviennent du capteur SeaWiFS dédié à la “couleur de l'océan′′ etembarqu±ur la plateforme SeaStar (Orbview−2) de la NASA, mis en orbite le 1er Août 1997mais opérationnel 18 septembre 1997. Le satellite est en orbite héliosynchrone (quasi-polaire)donc observe chaque point toujours à la même heure solaire. Il est à une altitude de 750 km.


Le radiomètre mesure la luminance et après les corrections atmosphériques on en déduit laconcentration de chlorophylle. Comme les auteurs capteurs SeaWiFS admet des limites : unnuage d'aérosol réduit la couverture.Ces données présentent une résolution horizontale de 0.0417∗0.0417 et temporelle hebdomadaireou mensuelle. Les données utilisées dans ce travail sont issues de NASA/GeoEye. Le cap-teur Modis (juillet 2007) possède les mêmes caractéristiques que SeaWIFS en utilisant plus delongueurs d'ondes et une résolution de 4km au lieu de 9 km et fournit des données de level 3-4.

� SST

Les données de SST proviennent de deux sources : la SST PathFinder V5 (PFV5) fournie parle capteur AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer)embarqué dans les vecteurs dela NOAA (NOAA−7, 9, 11, 14, 16 et 17). Elle a une résolution horizontale de 0.0439°(environ4 km) et temporelle d'un mois (http ://www.nodc.noaa.gov/sog/path�nder4km/). La SSTPath�nder V5.0 est disponible de jour comme de nuit.La SSTMODIS fournis par le capteur du même nom, embarqué Ã bord des satellites EOS/ACQUA.Elle a résolution spatiale de 4 km et temporelle journalière ou mensuelle. Les données sontdisponible á la NASA et au du Jet Propulsion Laboratory (JPL)

3.2.2 Extraction du vent,de la SST et de la chl-a et de calcul des

indices (CUIvent, CUIsst et CUIchl-a)

� Extraction du vent au premier point océan

Pour étudier le vent â la côte, nous avons, à chaque latitude le long de la côte, extrait lescomposantes zonale et méridienne du vent au premier point de grille situé dans l'océan, envenant du continent (Est) et avons calculé le module de la vitesse du vent ( Annexe 1).

module(u, v) =√(u ∗ u+ v ∗ v) (3.1)

Avec u et v respectivement les composantes zonale et méridienne.A partir de ces données de vent, nous avons calculé la composante zonale du transport d'Ek-man exprimé en m³/s (eq.2.2) qui renseigne sur l'intensité de l'upwelling côtier et est vu commeindice d'upwelling (Roy, 1989). En e�et, ce transport en vertu de la conservation de la masseest compensé à la côte par une circulation verticale amenant des eaux froides et riches en nu-triments.

CSET =τal

ρf(3.2)

f :la force de Coriolis qui vaut

f = 2ωsin(φ) (3.3)


ω : vitesse angulaire de rotation de la terre ; φ : latitude ρ densité de l'air τ la tension du ventparallèle à la côte dirigé vers le pôle et vaut :

τ = ρaCd||V ||u (3.4)

u : la composante zone de la vitesse du vent ; Cd :coe�cient de rugosit`'e à l'interface air-mer ;||V|| : module du vent et u la composante du vent parallèle à la côte au carré.

CSET :indice développé par Bakun (1973) et Bakun et Parrish (1980).A patir du CSET (équation 3.2) nous avons dévelloppé l'indice l'upwelling normalisé dé�nitpar :

CUIvent =(CSETmean − CSETmax)

(CSETmax − CSETmin); (3.5)

CUIvent l'indice d'upwelling normalisé.CSETmean,CSETmax et CSETmin respectivement la valeur moyenne, maximum et minimumsur le plateau continental

On obtient après ces calculs des données de vents et de transport d'Ekman en 2D qui dépen-dant du temps et de la latitude.

�La SST restreinte au plateau continental

Pour les besoin d'une étude ayant pour objectif de mettre en exergue les phénomènes côtiers,nous avons restreint la SST au plateau continental dé�ni ici comme la zone située entre le traitde côte et l'isobathe -500m. A chaque latitude le long de la côte nous avons relevé le minimumet le maximum et fait une moyenne longitudinale de la SST sur le plateau continental. En plusde la moyenne de la SST sur le plateau continental, nous avons calculé un indice d'upwellingbasé sur la SST en sínspirant de Demarcq et Faure (2000) et Lathuilière et al. (2008) (équation2.13). Nous obtenons comme pour le vent, des données de SST en 2D qui dépendent du tempset de la latitude.

�La Chl restreinte au plateau continental

Les données de CHL utilisées étaient initialement des logarithmes en base 10 du CHL.Nous avons dans un premier temps recalculé la CHL a�n d'avoir des valeurs traduisant desconcentrations en chlorophylle. Soit [CHL] en mg/m³et [CHL]log en log(mg/m³) représentantrespectivement la CHL et son logarithme en base 10, on a alors

[CHL] = e[CHL]log ln 10 (3.6)


Comme pour la SST, nous avons calculé la moyenne de la CHL sur le plateau continental etles valeurs obtenues dépendent seulement du temps et de la latitude (2 D).Nous avons également calculé un indice d'upwelling basé sur la CHL noté CUIchl

CUIchl =CHLmax−CHLmin

CHLmax(3.7)

CHLmin et CHLmin sont respectivement le minimum de CHL et CHL maximale relevée le longdu même parallèle.

3.2.3 Méthodes statistiques utiliées

Pour l'ensemble de ces paramétres vent, SST, CHL et indices associés, nous avons produitdes séries temporelles dé�nies dans les trois boîtes précédemment présentées le long de la côtesénégalaise. Toutes les données étant en 2D (temps, latitude), il s'est agi pour chaque paramètrede faire une moyenne latitudinale dans les zones ZCS, ZCC et ZCN pour obtenir trois sériestemporelles dont on fait une étude comparative à l'aide d'outils de la statistique descriptive.• Les méthodes statistiques utilisées

Au cours de ce travail un certain nombre de paramêtre usuels statistiques seront comme lamoyenne, l'écart-type, le coe�cient de corrélation, la régression linéaire

♦La moyenne

Les moyennes mensuelles et annuelles seront déterminées pour la SST, la Chla et le vent.Elle est dé�ni par :

X =1

n

n∑k=1

Xi (3.8)

X la valeur moyenne, n le nombre de mesures,Xi la valeur instantannée du paramètre considéré.

♦ L'anomalie

Pour faire apparaître des anomalies dans le vent méridien, la SST et la chlorophylle parrapport au cycle saisonnier, et ainsi mettre en évidence des di�érences entre les années de lapériode considérée, nous construisons un cycle saisonnier moyen (relatif àhacune des séries vent,SST, et CHL-a) que nous soustrayons aux di�érentes sÃ©ries mensuelles de ces paramétre.Ces nouvelles méthodes de calcul des indices et séries teles séries temporelles peuvent permettrede quanti�er, d'estimer et de localiser les phénomène d'upwelling le long du MSG.

Chapitre Quatre

RESULTATS ET DISCUSSIONS

4.1 Etat moyen du vent, de la SST et de la CHL-a sur le

MSG

Le domaine MSG est le lieu de convergence des alizés de nord et du sud provenant re-spectivement des branches est des anticyclones des Açores et de Sainte Hélène. La zone deconvergence des alizés du nord et du sud dé�nit la zone de convergence intertropicale (ZCIT)qui est une zone de basse pression équatoriale. Le régime des vents de l'Afrique de l'Ouest estdominé par les alizés de secteur nord-est, nord à nord-ouest.

4.1.1 Période froide : saison d'upwelling

Figure 4.1 � Moyenne durant la saison d'upwelling (de novembre à mai) de l'intensité du ventet la direction du vent (à gauche), de la température de surface de la mer (au centre) et de laconcentration en chlorophylle-a (CHl-a).

La variation saisonnière de ces vents résulte du balancement saisonnier de la ZCIT qui sedéplace vers le sud en hiver et au printemps entraînant l'établissement d'un régime des alizésdans presque toute la région. Cette période correspond à la saison d'upwelling le long des côtesdu domaine MSG (�gure 4.1 droite). Elle est marquée par des vents de secteur nord-est (al-izés continentaux) sauf dans la zone située au sud-est du domaine correspondant à la position

Résultats et discussions 19

approximative de la ZCIT où les vents sont très faibles. Ces vents favorables à l'upwelling en-gendre un transport d'Ekman vers le large, compensé par une remontée d'eaux froides à lacôte (�gure 4.1 centre). On observe un fort gradient zonal de la température le long de la zonecôtière du MSG qui s'a�aiblit en allant vers le large. La SST décroissance en allant du sud versle nord avec des températures de plus en plus froides au fur et à mesure que l'on s'approche dela côte (29� au sud de la Guinée, 22� à Dakar, 16� au Cap Blanc ) ce qui con�rme les étudesde Roy (1998) sur la côte sénégalaise. Les eaux froides qui remontent à la côte sont riches ennutriments qui, par l'intermédiaire de la photosynthèse produisent de la chlorophylle-a qui dece fait est une signature de la présence en un lieu donné de l'upwelling côtier. La chlorophylleest con�née durant cette période le long de la côte du MSG avec des valeurs très faibles endehors du plateau continental (�gure 4.1 à droite).

4.1.2 Période chaude : saison des pluies

Figure 4.2 � Moyenne durant la saison d'upwelling (de novembre à mai) dd l'intensité etla direction du vent (à gauche), de la température de surface de la mer (au centre) et de laconcentration en chlorophylle-a (CHl-a).

A la �n du printemps, la ZCIT amorce sa remontée vers le nord, soumettant la zone situéeau sud à un régime de vents de sud-ouest chargés d'humidité (�gure 4.2 à gauche). Ce vent desud-ouest est la mousson africaine qui est un �ux d'alizés du sud ayant traversé léquateur etdévié par la force de Coriolis, il converge vers la ZCIT, chargé d'humidité. Cette période corre-spond à la saison pluvieuse. Les vents sont de secteur nord-est au large tournant nord-ouest àla côte (alizés maritimes). Le sud de la zone est caractérisé par un �ux de sud ouest (mousson).Durant la saison des pluies, le domaine MSG est dominé par de fortes valeurs de SST(�gure 4.2au centre) qui croissent du Nord (Cap Blanc avec SST de 24�) au sud (Guinée 28�). Durantcette période de l'année le maximum de SST est noté sur le plateau continental compris entrela zone sud du sénégalaise (Casamance) et l'extrême nord de la guinée tandis que le minimumest observé au nord le long du Cap Blanc. La concentration en CHl-a observée durant la saisond'upwelling diminue signi�cativement durant la saison des pluies, except la partie côti


ere située au nord du Cap-Blanc où l'upwelling est quasi-permanent toute l'année (�gure 4.2droite).

4.2 Description de la bathymétrie du MSG entre 0-500

mètres

Figure 4.3 � Structure de la bathymétrie le long de des côtes du MSG

L'objet de ce stage étant d'étudier la variabilité de certains paramètres et indices d'up-welling côtier, nous avons restreint notre étude à la zone côtière comprise entre le trait de côtel'isobathe -500 mètres que nous appelons Plateau Continental du MSG (�gure 4.3). Ce plateauprésente des caractèristiques (largeur, profondeur) di�érentes le long des côtes. La topographiecôtière est marquée par la présence d'irrégularités (Caps) qui sont connus pour avoir un impactsur les vents locaux et donc sur la circulation côtière forcée par le vent. Du Cap Blanc (21°N) auCap Timiris (19.5°N), le plateau continental est relativement large ( 65-97 km en face du Bancd'Arguin et 16 km au Cap Timiris) et devient étroit entre le Cap-Timiris et le Cap-Vert (Dakar)avant de devenir large et peu profond jusqu'en Guinée ou il atteint sa largeur maximale (140-167 km ). La péninsule dakaroise (14.75° N), le point du continent africain (mise à part les îles)le plus avancé dans l'Atlantique sépare la côte sénégalaise en deux zones aux caractéristiquesbien distinctes (Roy, 1992) avec un plateau plus large et moins profond au sud quéau nord.Cette variation méridienne de la bathymétrie côtière explique en partie la structure spatiale del'upwelling côtier de part et dáutre de Dakar-Yo�. En e�et, le plateau étroit et profond de lagrande côte sénégalaise permet de retrouver un upwelling classique dans cette partie avec destempératures minimales à la côte. Par contre au Sud de Dakar-Yo�, le plateau étant large etpeu profond, la remontée d'eaux froides ont lieu au milieu du plateau créant une langue d'eaufroide entourée d'eaux plus chaudes à l'Est (côte) et à l'Ouest (large).


4.3 Etude climatologique sur le plateau continental du MSG

4.3.1 Climatologie de la direction du vent

Figure 4.4 � Climatologie de la direction du vent sur le MSG

La �gure 4.4 montre que les alizés principal moteur de l'upwelling côtier le long des côtesde la MSG (Wooster et al.,1976) sont marquée par l'alternance de périodes de faible (juin-Octobre) et de forte activité des alizés qui s'est accompagne d'une modi�cation synchrone del'orientation du vent. En période d'alizés forts(novembre-mai), la direction prédominante desvents étant N-NE, l'intensité de l'upwelling le long du MSG est alors comparable. En périoded'alizés faibles (juin-ocobre), les alizés s'orientent de façon prépondérante au N-NW, et un una�aiblissement des alizé du à l'intrusion de la mousson ouest africaine.

4.3.2 Climatologie du Vent,de la SST et de la CHl-a

Le diagramme latitude-temps de la moyenne climatologique de la composante méridiennedu vent prise au premier point océan (�gure 4.5 à gauche) montre des vents de nord dominantsle long des côtes du MSG entre novembre et mai (saison d'upwelling) à toutes les latitudesavec un maximum de vent au printemps au nord de 18°N. Ces vents de nord correspondent aurégime des alizés qui domine dans cette région à cette période de l'année. Entre les mois dejuin et octobre (saison des pluies) il y a l'appariation d'une composante méridienne positivetraduisant l'incursion des vents de sud avec la mousson africaine. La composante méridienne duvent constitue le moteur principal de l'upwelling côtier dans le domaine MSG. Le diagrammelatitude-temps de la moyenne climatologique de la SST PFV5 (�gure 4.5, centre) montre queles minima de température sont trouvées là où la composante méridienne du vent est négative


Figure 4.5 � Diagramme latitude-temps de la moyenne climatologique de la composante méri-dienne du vent prise au premier point océan rencontré en venant de l'Est (droite), de la SST(cente) et de la concentration en CHL-a (gauche).

(vent de nord). Les températures sont relativement élevées toute l'année au sud de 12°N alorsqu'au nord de 12°N on observe une variabilité saisonnière marquée avec des températures bassesen hivers et au printemps et un réchau�ement en été et en automne. Du point de vue de laconcentration en CHL-a (�gure 4.5, à droite), on note une faible concentration au sud de 12°Nlà où la SST est élevée toute l'année et le vent méridien relativement faible. A partir de 12°N,les valeurs trouvées deviennent signi�catives déjà entre 12°N et la latitude de Dakar-Yo�. Lesmaxima de concentration se trouvent dans la côte nord.

4.3.3 Climatologie des indices d'upwelling :CUIw, CUIsst et CUIchla

la �gure 4.6 CUIw est faible toute l'année au sud de 12°N. Au nord de 12°N jusqu'au CapBlanc, cet indice croît mais avec un pont de discontinuité au voisinage de 14.75°N (presquîledu Cap Vert) ou il admetdes valeurs sensiblement nulles tout au long de l'année. Aux latitudesdu Banc d'Arguin (Cap Timiris au Cap Blanc), l'indice d'upwelling liée au vent reste relative-ment `'elevé tout au long de l'année ce qui explique la prèsence d'un upwelling permanant àla côte Mauritanie Nord(Roy,1992). Le CUIsst est faible toute l'année au sud de 12°N( �gure4.6, traduisant ainsi le non prolongement de l'upwelling côtier au sud de 12°N. Au nord decette latitude cet indice a une variabilité saisonnière. Le calcul de cet indice con�rme les étudede Roy(1989) qui situe la période de l'upwelling côtier de novembre à mai le long des côtessénégalo-mauritaniennes entre 12°N et 19.5°N.Le CUIchla ne semble pas suivre le CUIsst(�gure 4.6). En e�et, cet indice a son maximum aunord de 12°N où l'indice lié à la SST a son minimum ce qui semble contradictoire. La particular-ité de la région au sud de 12°N est un plateau large et peu profond qui occasionne une remontée


Figure 4.6 � Diagramme latitude-temps de la moyenne climatologique des indices CUIw liéau vent (haut), CUIsst lié à la SST et CUIchla lié à la chlorophylle

d'eau au milieu du plateau mais également une sorte de zone de rétention où la température estrelativement chaude mais avec une Chla piègée à la côte. Cette zone de rétention correspondégalement à une zone calme en termes de vent, ce qui fait qu'il y a peu de dispersion de la Chla.La zone entre 12°N et 15°N correspond à la côte sénégalaise située au sud de Dakar-Yo� égale-ment marquée par un plateau large et peu profond où la remontée se fait au milieu du plateaucontinental laissant une zone d'eaux relativement chaudes et calmes avec peu de dispersion desnutriments à la côte.La chlorophylle est spatialement con�née dans une bande très étroite au nord de 15°N réduisantainsi la di�érence entre le maximum et le minimum de concentration et donc les valeurs del'indice qui y est faible.

4.3.4 Variabilité saisonnière de la directiondu vent sur les côtes séné-

galaise

La �gure 4.7 montre deux régime de vent un vent avec deux direction prépondérant :nord-ouest nord (NW-N) et nord nord-est (N-NE). les vent de secteurs N-NE apparaissent entredécembre et janvier et tourne vers l'ouesten février d'ou la dominance des vents de secteurs NW-N. A partir de la �n du mois de mai nous observons que les alizés continentaux s'a�aiblissent etles alizés maritimes s'intensi�ent. Ces derniers, vents de secteur sud-ouest chargé en humiditéapportent la pluies qui peut jouer sur la l'élevation du niveau de la mer.


Figure 4.7 � Etat moyen de la direction du vent le long des côte sénégalaise

4.3.5 Séries temporelles le long des côtes sénégalaises :ZCN, ZCC et

ZCS

La variation saisonnière de la composante méridienne du vent, de la SST et de la Chloro-phylle ainsi que les indices qui en sont déduits dans les boîtes dé�nies au large des côtessénégalaises sont représentés sur la �gure 4.8.

Entre décembre et mars, le vent méridien (�gure 4.8, en haut à gauche) est plus importantdans la zone sud puis diminue d'intensité dans la zone nord avec un minimum dans la zonesituée au centre. Cette période correspond au régime des alizés de nord-est avec une composantezonale importante, diminuant plus aussi et tout près de la côte.Pendant cette période la température (�gure 4.8, au milieu à gauche) est basse et diminue versle nord avec un minimum au mois de février. La concentration en chlorophylle (�gure 4.8, enbas à gauche) est relativement importante notamment dans les parties centre(ZCC) et sud duSénégal(ZCS) respectivement 2.35 mg.m−3 et 2. mg.m−3.Entre les mois de mars et avril on a une intensi�cation du vent méridien dans la grande côtesénégalaise, correspondant au moment où les alizés de nord-est commencent à tourner nord puisnord-ouest, ces vents commencent ensuite à diminuer d'intensité avec un minimum atteint enété lorsque les vents sont in�uencés par le �ux de mousson, on remarque notamment l'apparitiond'une composante méridienne vers le nord sur la côte sud (ZCS). La SST augmente à partir defévrier pour atteindre son maximum en été et en automne. La concentration en chlorophylleaugmente signi�cativement é partir du mois de mars et atteint son maximum en avril avant dediminuer avec des minima atteint en été. La concentration en chlorophylle est plus importantesur la grande côte entre mars et juin et plus faible le reste de l'année comparée aux côtes ZCCet ZCS.L'analyse de ces trois paramètres montre que pendant la période d'upwelling l'intensi�cation de


Figure 4.8 � Variation saisonnière de la moyenne climatologique du vent méridien, de la SSTet de la concentration en Chlorophylle et des indices dúpwelling liés respectivement à ces troisparamètres dans les bôites ZCN, ZCC et ZCS le long des côtes sénégalaises

la composante méridienne du vent correspond à un refroidissement á la côte et une productionaccrue de la chlorophylle a.La variation saisonnière des indices d'upwelling dé�nis à partir de ces trois paramètres permetd'a�ner cette analyse., Le CUIvent (�gure 4.8) admet de fortes valeurs entre novembre et maiavec des pics en février pour la ZCC(0.25) et la ZCC(0.251) et en avril pour la ZCN alors queles minima sont observées pendant la période chaude (juillet à septmbre).Le CUIsst (�gure 4.8,au milieu à droite) est maximal entre janvier et mai avec un pic en février alors que les minimasont trouvés entre juillet et octobre. Le CUIchlat (�gure 4.8, en bas à droite) est importanteentre novembre et mai alors que les minima se trouvent en été avec un pic au mois de juillet.D'une manière générale, ces trois indices varient dans le méme sens ; ils sont importants entrenovembre et mai et assez faible durant la saison des pluies.


4.4 Variation à l'échelle interanuelle sur le MSG

4.4.1 Variabilité interannuelle des di�érents paramètres et leurs anoma-

lies

� Vent et anomalies

(a) Vent (b) anomalies

Figure 4.9 � Diagramme latitude-temps du vent méridien (a) et ces anomalies(b) sur le plateaucontinental du MSG

Le diagramme latitude-temps de la �gure 4.9-a permet de mettre en évidence la variationinterannuelle du vent méridien durant la période 2000-2009. Cette �gure met en évidence deuxzones qui sont séparées par la presqu'île du Cap Vert (Dakar) au environ de la latitude 14.75°Ndominée par des vents méridiens à vitesses nulles : la zone situé au nord de Dakar jusqu'auCap Blanc (21°N) en entièrement dominé par des vents de secteur N-NE sur toute la période.Tandis qu'au sud de Dakar-Yo� jusqu'en Guinée, elle aussi peut être subdivisée en deux petitessubsection selon le sens d'orientation de la composante méridienne du vent :�De Dakar jusqu'à 11.5°N nous constatons une variation interannuelle avec des vents de vitessesnégatives en saison froide (Novembre-Mai) et négatives en saison chaude (juin-octobre) ce quiessentiellement l'intrusion de la mousson vent de secteur Sud-ouest.�De 11.5°N jusqu'en Guinée nous notons une forte saisonnalité avec un vent de secteur N-NEen saison froide et un vent de secteur sud-ouest en saison chaude.Pour les anomalies(Figure 4.9-b) nous notons une forte saisonnalité des anomalies du vent méri-dien avec des anomalies positives observées au sud de 12°N tout pendant toute la période avecdes maxima en printemps et automne. Au nord de 12°N jusqu'au Cap Timiris, la saisonnalitél'emporte tandis qu'en face du banc d'Arguin ces anomalies restent négatives tout au long dela période.


(a) SST (a) anomalies SST

Figure 4.10 � Diagramme latitude-temps de la SST moyenne (a) et ces anomalies(b) sur leplateau continental du MSG

� SST et anomalies

Le diagramme Hovmoller de la SST PFV5 sur la période 2000 à 2009 (Figure 4.10-a) montrequ'entre les isobathe 0 et 500m des côtes de la MSG le cycle saisonnière prédomine sur lesautres signaux de la SST et s'a�aiblit sur le sud entre Cap Skiring (12°N) jusqu'à la Guinéeou les valeurs maxima de la SST sont observées. Cette forte saisonnalité varie d'une année àl'autre selon l'intensité de l'upwelling (force des alizés) ou l'intrusion de la mousson africaine.Cependant, la zone située entre 19.5°N-22°N (Banc d'Arguin) est froide durant toute la pèriode(2000-2009) ce qui con�rme la présence d'un upwelling permanant sur le secteur nord Mauritanie(Roy, 1992) avec un upwelling plus intense entre 2008-2009. Pour les anomalies de la SST (Figure4.10) montre que la variation de ces anomalies semble suivre celle du vent méridien d'ou unedécroissance du sud au nord. La période 2008-2009 est marquée par des anomalies fortementnégatives en hiver entre les latitudes 12°N et celle du Cap Blanc.

� CHL-a et anomalies

le diagramme latitude-temps de la concentration de chlorophylle (Figure 4.11) sur le MSGmontre que la variation de la concentration de la CHL-a ne suit pas celle de la température(Figure 4.10-a) ni celle du vent (Figure 4.9-a).Au nord de 12°N, la concentration de chlorophylle est faible durant toute la période de 2000-2009. Tandis, que les maxima (5 mg.m−3) sont observées entre Cap Skiring (12°N) et le CapTimiris (19.5°N). Par contre, en face du banc d'Arguin nous observons une très faible saison-nalité de la chlorophylle.Pour la variation des anomalies de la chlorophylle-a (Figure 4.9-b) on note une opposition dephase entre sa variation et celle de la SST et du vent méridien avec des valeurs négatives toutau long de l'année au sud 11°N. Les maxima d'anomalie de la concentration de chlorophyllesont observées entre 12.5°N et la latitude du Cap Timiris tandis qu'au Cap Blanc une faible


(a) CHL-a (a) anomalies

Figure 4.11 � Diagramme latitude-temps de la concentration de la chlorophylle (a) et cesanomalies sur le plateau continental du MSG

saisonnalité y est observé.

4.4.2 Variation interanuelle des ��é�ents indices d'upwelling et leurs

anomalies

� CUIvent et anomalies

(a) CUIvent (a) anomalies

Figure 4.12 � Diagramme latitude-temps du CUIvent (a) et ces anomalies(b) sur le plateaucontinental du MSG

La �gure 4.12-a montre qu'en face du Banc d'Arguin l'indice d'upwelling côtier normalisélie au vent (le CUIvent ) est forte tout au long de la période 2000-2009. Entre le Cap Timiris etet le Cap Vert nous abservons une forte saisonnalité avec des valeurs maxima entre Novembreet Mai (saison froide) et minuma en saison chaude. Tandis que de Dakar jusqu'au sud de la


Guinée le CUIvent est faible avec des valeurs nulles en saison chaude d'ou une saisonnalité del'upwelling entre le Cap Timiris et la Guinée. Cependant, les anomalies(Figure 4.12-b) associéesont une variabilité similaire à celle du CUIvent avec des anomalies positives et maxima au nordet décroissent vers le sud jusqu'à atteindre des valeurs négatives au voisinage de 19°N.

� CUISST et anomalies

(b) CUISST (b) Anomalies

Figure 4.13 � Diagramme latitude-temps du CUISST (a) et ces anomalies(b) sur le plateaucontinental du MSG

La répartition spatio-temporelle du CUIsst (Figure 4.13) est quasi similaire tout au long de lapériode 2000-2009 entre le mois de Novembre jusqu'au mois de mai d'ou une faible saisonnalitémarquée par des valeurs de CUISST maxima sur deux zones : 19.5°N-21.5°N et 9.5°N-12.5°N.Sur les côtes sénégalaises l'indice d'upwelling lié CUISST est plus fort sur la petite côte que surla grande côte d'où un upwelling plus importante sur la petite côte.La variation des anomalies de l'indice d'upwelling lié à la SST montre que ces anomalies sontpositives en face du Banc d'Arguin du au long de la période avec des. Par au sud du CapTimiris jusqu'en Guinée nous absevons une forte saisonnalité de ces anomalies avec des valeursnégatives entre novembre-mai et et positives en saison chaude (juin-octobre). En 2009, nousnotons de fortes anomalies positives tout au long des côtes de la MSG.

� CUICHL−a et anomalies

L'indice d'upwelling lié à la chlorophylle (CUICHL−a) est maximum tout au long de la péri-ode 2000-2009 sur la zone situé entre la péninsule dakaroise jusqu'à la Guinée tandis qu'aunord il est très faible avec des minima en face du Cap Blanc. Les anomalies du CUICHL−a sontmaximum au sud de la presquîle du Cap Vert tandis qu'au nord elles sont positive avec desmaxima aux latitudes du Cap Blanc.


(c) CUICHL−a (c) Anomalies

Figure 4.14 � Diagramme latitude-temps de la concentration du CUICHL−a (a) et ces anoma-lies sur le plateau continental du MSG

La variation interannuelle des di�érents indices montre que le CUICHL−a est en opositionde phase avec le la CUIvent

4.5

4.5.1 Variabilité interannuelle des di�érents indices le long des côtes

sénégalaise

EN COURS

4.5.2 Relation entre ces di�érents indices : regression linéaire cross/auto

correlation

EN COURS


4.6 Discussions

En établissant les cartes d'état moyen du vent, de la SST et de la chlorophylle, nous ob-servons que la zone située entre les latitudes 19.5°N et 21°N (en face du Banc d'Arguin) resteisolé des zones voisines. Dans ce secteur nord de la Mauritanie, nous notons que des alizésrelativement forts, la présence d'une langue d'eau froide et d'une extension importante de laconcentration de chlorophylle durant la saison chaudes (juin-octobre) tandis qu'en saison froideces di�érentes variables atteignent leurs valeurs maxima. En plus, en face du Banc d'Arguin, dufait de la présence permanente des alizés le transport que nous observons connaît une tendancezonale vers l'ouest tout au long de l'année. Ces di�érentes observations correspondraient à lasignature d'un upwelling permanant ce qui con�rme les résultats de Roy(1992).L'inégale répartition de l'intensité d'upwelling le long de la côte sénégalaise saison froide etchaude nous montrons que cette saisonnalité semble principalement conditionnée par l'upwellingdu Sénégal surtout dans la ZCC, qui, sous l'action du vent, les eaux upwellées chassent versle large les eaux de surface. Les conditions cinématiques connues sur la péninsule du Cap-Vertsemblent avoir une in�uence directe sur l'upwelling et constitue un point de discontinuité pourle vent. En outre, elle fait parti des facteurs qui gouverne l'upwelling au sud du sénégal (ZCC etla ZCN). En déterminant la variabilité des di�érents paramètres (vent, SST, CHL-a) ainsi queleurs indices, on a pu mettre en évidence certains événements interannuels, avec notamment la�n de l'année 2009 qui montre une anomalie de vent fortement négative. En observant ce mêmeévénement dans la série temporelle de l'indice du CUIvent pour l'upwelling du Sénégal, nousavons cherché à véri�er l'hypothèse que les alizées pourrait être à l'origine du transport vers lelarge de la zone côtière centre, dont la variabilité se retrouve dans celle du transport au niveaude la baie.En face de la péninsule dakaroise, l'évaluation de l'indice d'upwelling lié au vent nous a mon-tré que sur le plateau continental (0-500m) le transport de masse d'eau vers le large est trèsfaible identi�er ce qui peut être du à l'étroitesse du plateau à ce niveau. On observe �nale-ment que l'upwelling le long des côtes sénégalaises plus particulièrement celui de la ZCC n'estpas uniquement gouverné par le vent mais aussi par la péninsule dakaroise c'est à dire quela bathymètrie aussi joue un rôle capital sur la dynamique de l'upwelling. La présence d'unecirculation cyclonique au large des côtes sénégalaise (Lathuilière et al 2008) générant une ac-tivité méso-échelle importante sur cette zone joue certainement comme une source importantede variabilité.

Chapitre Cinq

Conclusion et perspectives

A partir des données satellites mensuelles du vent, de la SST, et de la CHLaa nous avonsdéveloppé en plus de l'indice celui de Demarcq et Faure (2000) pour la SST deux CUIvent etCUIchl−a respectivement les indices d'upwelling lié au vent et à la CHL-a. Ces indices nous onpermit d'identi�er les di�érents zones d'upwelling côtier sur le MSG et de faire un focus sur lescôtes sénégalaises. Pour cela, nous avons utilisé les données satellites de la période 2000-2009qui nous ont permit de mettre en évidence deux zones majeures de l'upwelling : la zone cor-respondant à l'extension générale de l'upwelling et la zone correspondant aux régions sourcesd'upwelling, c'est à dire ou la concentration en chlorophylle est plus forte (prés des côtes). Enplus, nous avons mis en évidence la présence permanente de l'upwelling dans la zone nord dela Mauritanie, tandis que dans la zone sénégalaise, elle est marquée par la présence d'un up-welling saisonnier (Novembre-Mai) avec une intensité maximum dans la ZCC et minimum ausud (ZCS).Cependant serait intéressant aussi de voir plus en profondeur la relation entre ces indices d'up-welling que nous avons trouvé sur l'upwelling sénégalais. En e�et, dans le cadre de ce travailnous nous sommes sur l'aspect physique.Une autre approche du probléme pourrait être de travailler sur des images quotidiennes. Ene�et, lors d'une remontée des eaux profondes, l'augmentation de la production primaire peutprendre plusieurs jours pour se mettre en place. Travailler sur des images quotidiennes per-mettrai de suivre plus facilement la dynamique de l'upwelling et de pouvoir comparer tous lesrésultats et déterminer si certains événements de même nature se produisent chaque année aumême moment.

Table des �gures

2.1 (a) : Vue tridimensionnelle de la marge continentale contiguë de la MSG y �gure.la sphère coloriée indiquant le point de pied du talus continental sénégalais. (b) :Zoom sur la limite du plateau continental sénégalais . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.2 Circulation tropicale du vent en surface et la position de la ITCZ en janvier eten juillet (Giraud, 2001 d'après Leroux, 1996) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.3 La circulation de surface le long de la MSG (Mittelstaedt (1991) and Strammaet al. (2005)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.4 A gauche : Vue tridimensionnelle de la marge continentale contiguë de la MSGy �gurent. la sphère coloriée indiquant le point de pied du talus continentalsénégalais. A droite : Zoom sur la limite du plateau continental sénégalais . . . . 7

2.5 Les di�érents processus physiques et biologiques dans un upwelling (source :http: // www.isi�sh.fr/r-d-consulting/nos-expertises. . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.6 les principaux système d'upwelling de bord est (source : . . . . . . . . . . . . . . 10

3.1 Domaine MSG <Mauritanie-Sénégal-Guinée> (a) et Côtes sénégalaises subdi-visées en trois zones (b) : ZCS, ZCC et ZCN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

4.1 Moyenne durant la saison d'upwelling (de novembre à mai) de l'intensité du ventet la direction du vent (à gauche), de la température de surface de la mer (aucentre) et de la concentration en chlorophylle-a (CHl-a). . . . . . . . . . . . . . 18

4.2 Moyenne durant la saison d'upwelling (de novembre à mai) dd l'intensité et ladirection du vent (à gauche), de la température de surface de la mer (au centre)et de la concentration en chlorophylle-a (CHl-a). . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.3 Structure de la bathymétrie le long de des côtes du MSG . . . . . . . . . . . . . 204.4 Climatologie de la direction du vent sur le MSG . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214.5 Diagramme latitude-temps de la moyenne climatologique de la composante méri-

dienne du vent prise au premier point océan rencontré en venant de l'Est (droite),de la SST (cente) et de la concentration en CHL-a (gauche). . . . . . . . . . . . 22

4.6 Diagramme latitude-temps de la moyenne climatologique des indices CUIw liéau vent (haut), CUIsst lié à la SST et CUIchla lié à la chlorophylle . . . . . . . 23

4.7 Etat moyen de la direction du vent le long des côte sénégalaise . . . . . . . . . 244.8 Variation saisonnière de la moyenne climatologique du vent méridien, de la SST

et de la concentration en Chlorophylle et des indices dúpwelling liés respective-ment à ces trois paramètres dans les bôites ZCN, ZCC et ZCS le long des côtessénégalaises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

conclusion 34

4.9 Diagramme latitude-temps du vent méridien (a) et ces anomalies(b) sur le plateaucontinental du MSG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

4.10 Diagramme latitude-temps de la SST moyenne (a) et ces anomalies(b) sur leplateau continental du MSG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

4.11 Diagramme latitude-temps de la concentration de la chlorophylle (a) et cesanomalies sur le plateau continental du MSG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

4.12 Diagramme latitude-temps du CUIvent (a) et ces anomalies(b) sur le plateaucontinental du MSG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

4.13 Diagramme latitude-temps du CUISST (a) et ces anomalies(b) sur le plateaucontinental du MSG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4.14 Diagramme latitude-temps de la concentration du CUICHL−a (a) et ces anoma-lies sur le plateau continental du MSG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

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