transport de la vapeur d'eau lors des advections froides en afrique de l'ouest_meteo_1997!17!47

7/22/2019 Transport de La Vapeur d'Eau Lors Des Advections Froides en Afrique de l'Ouest_meteo_1997!17!47

1/11

La Mtorologie 8e srie - n 17 - mars 1997 47

MT

OROLOGI

E

TROPI

CALE

On tudie une bande nuageuse, oriente du sud-ouest vers le nord-est, quiapparat parfois sur l'Afrique de l'Ouest en hiver. Lorsque le nuage est bientabli, il s'tend depuis l'embouchure de l'Amazone, au sud-ouest, jusqu' laMditerrane centrale ou orientale, au nord-est.

Cette bande nuageuse est associe une forte ondulation du courant-jetsubtropical sur l'Atlantique avec un talweg s'tendant du Sud-Ouest del'Europe vers l'Atlantique central. Un courant-jet rapide (50 m/s) borde cettebande nuageuse au nord-ouest. Dans cette bande, tous les niveaux de la tro-posphre, l'air est plus riche en vapeur d'eau et il y a un important transportde vapeur d'eau des rgions quatoriales vers les latitudes moyennes. De plus,la vapeur d'eau est plus abondante sur l'Afrique de l'Ouest dans les basses

couches, vers 7,5 nord, en prsence de la bande nuageuse qu'en son absence.

Water vapor transport during cold advections in Western Africa

We study a cloud band oriented from south-west to north-east whichappears sometimes over West Africa during winter. When the cloud band iswell established, it stretches out from the Amazone mouth, at the south-west, to Central or east Mediterranean at the north-east. This cloud band isassociated to a large undulation of the jet-stream over the Atlantic, togetherwith a trough extending from South-West of Europe to Central Atlantic. Afast subtropical jet-stream (50 m/s) edges this cloud band on its north-westside. In this cloud band at all levels of the troposphere, the air is very humid

and there is an important transport of water vapor from equatorial regionsto middle latitudes. In addition, water vapor is more abundant over WestAfrica in the low layer of the troposphere, at 7.5 N.

Le rgime des pluies au Sahel est trs fortement marqu par le cycle saisonnier.L'anne se partage entre une saison des pluies estivale dont la dure va croissant dunord au sud, avec un maximum de prcipitations gnralement en aot, et une sai-son sche hivernale dont la dure crot du sud au nord, pendant laquelle il ne pleutpratiquement pas. Ce schma nest pas toujours respect et il arrive qu'il pleuvedurant la saison sche. Les quantits d'eau recueillies peuvent tre importantes etavoir des consquences bnfiques pour les cultures marachres, les arbres et l'ali-mentation des nappes phratiques. Les consquences sont nfastes pour les rcoltes

d'arachides si ces pluies tombent sur les arachides exposes en plein air (dcembre-janvier) qui sont alors gtes et deviennent impropres la consommation ou lafabrication d'huile comestible. Ces pluies, hors saison des pluies, ont reu diversnoms selon les rgions. Nous les appellerons heug, par leur nom sngalais.

RSUM

ABSTRACT

TRANSPORT DE LA VAPEUR DEAULORS DES ADVECTIONS FROIDESEN AFRIQUE DE LOUEST

Ali Khelifa et Pierre de FliceLaboratoire de mtorologie dynamiquecole polytechnique91128 Palaiseau Cedex


2/11

48 La Mtorologie 8e srie - n 17 - mars 1997

Ces pluies ont beaucoup tonn les mtorologistes d'Afrique de l'Ouest quien ont fait de nombreuses descriptions. Germain (1966) dcrit une situationtypique de heug en dcembre 1956 sur l'Afrique de l'Ouest. Il cherche une corr-lation entre le mauvais temps observ au Sngal et en Mauritanie (58 mm depluie en deux jours Dakar et 51 mm en un jour Nouakchott) et les anomaliesdans la rpartition verticale du vent, notamment la prsence d'un courant-jet

d'ouest montr par le radiosondage de Dakar. Sa conclusion est que le heug estli une advection d'air polaire, en provenance des latitudes moyennes de l'hmi-sphre nord, vers les rgion tropicales. Vittori (1967) dcrit deux heugs sur leSngal et la Mauritanie, survenus du 12 au 14 dcembre 1966 et du 1 er au 3mars 1967, et les attribue une advection d'air maritime. Il donne une statistiquedes cas de heug sur dix ans (1951-1960) pour le Sngal et la Mauritanie. Ilmontre que, mme si, dans certains cas particuliers, les pluies sont abondantes,elles sont nanmoins trs faibles en moyenne. Voiron (1968) observe de fortesprcipitations en dcembre 1964 au Mali (20 mm en un jour Bamako) et auBurkina-Faso. Il les attribue une pntration d'air froid en provenance des lati-tudes moyennes borales vers l'Afrique tropicale.

Leroux (1983) dcrit deux cas de heug, l'un les 10 et 11 novembre 1973, qui adonn un peu de pluie en Mauritanie (2 mm) et au Maroc (5 mm), et l'autre du 28

novembre au 3 dcembre 1978, qui a donn des pluies de 20 30 mm sur le Sud-Est du Sngal et l'Ouest du Mali. Ces pluies provenaient d'altocumulus dont labase tait situe vers 2 500 m ou mme plus haut. Dans le premier cas cit parLeroux, les gouttes de pluie traversaient de l'air trs sec avant d'atteindre le sol etil est probable qu'elles s'vaporaient en partie, tandis que, dans le deuxime cas,l'air travers tait nettement plus humide et l'vaporation des gouttes devait y treplus faible. Comme les auteurs prcdents, Leroux attribue ces heugs des intru-sions d'air polaire dans les basses latitudes. Leroux reprsente la couverture nua-geuse, dduite de l'image du satellite Mtosat, sur l'Afrique au nord del'quateur. On y voit une bande nuageuse qui s'tend du large de la Sierra Leoneau sud-ouest, o elle se confond avec la Zone de convergence intertropicale(ZCIT), jusqu' la Turquie au nord-est.

On trouve des descriptions de heug au Tchad (Morell, 1973), en Libye(Griffiths et Soliman, 1972), au Soudan et en thiopie (Solot, 1943), en gypte(Zohdy, 1971) et en Arabie (Zohdy, 1970).

Les pluies de heug, au cours de la saison sche, sont trs remarques, mais ilarrive, quoique beaucoup plus rarement, que lon note, dans les basses latitudes ent, des arrives d'air polaire des latitudes moyennes, qui passent en gnral inaper-ues (Altes, 1984).

Les passages de perturbations des latitudes moyennes sur l'Afrique sont fr-quents au nord du Sahara en hiver. Lorsque ces perturbations atteignent leMaghreb en provenance du nord ou du nord-est, aprs avoir travers laMditerrane occidentale, elles donnent gnralement beaucoup de pluie. LaMditerrane est alors relativement chaude et l'air s'y enrichit en vapeur d'eau.L'abondance des pluies d'hiver d'Afrique du Nord, contrastant avec les sche-resses hivernales d'Europe occidentale, est un trait bien connu du climat mdi-

terranen.Par ailleurs, il arrive frquemment, en hiver et surtout au printemps, que des

perturbations des latitudes moyennes atteignent le Nord du Sahara o elles pro-voquent des vents de sable, plus ou moins violents, parfois accompagns d'unpeu de pluie.

Presque tous les auteurs cits observent que le heug se produit lorsqu'un tal-weg apparat sur l'Ouest de l'Afrique de l'Ouest ou sur le proche Atlantique.

Dans ce travail, nous nous proposons d'tudier le rle des advections froidessur le transport de la vapeur d'eau sur l'Afrique de l'Ouest.

Ce travail est assez diffrent de celui de De Flice et Viltard (1976) qui dcri-

vent ce type de bande nuageuse sur l'Afrique de l'Ouest. Les auteurs y suggrentune explication des types de nuages qui la composent par une circulation mri-dienne lie au courant-jet subtropical, mais n'tudient pas le transport de lavapeur d'eau. L'article de Thpenier et Cruette (1981) est consacr, comme le

LES SITUATIONS

DE HEUG

MTHODOLOGIE


3/11


prcdent, aux bandes nuageuses qui s'tendent des tropiquesaux latitudes moyennes en hiver, mais il sintresse auPacifique nord et, plus particulirement, au rle de cesbandes nuageuses dans la formation ou le renforcement descyclones extratropicaux. Cette conjonction de deux phno-mnes, l'un trajectoire approximativement zonale et l'autre

trajectoire sud-ouest - nord-est, est utilise par Joly (1995)pour expliquer les perturbations de l'Atlantique nord.

Les donnes dont nous nous servons sont dcrites endtail par la suite. La teneur en vapeur d'eau de l'air est extraitedes analyses du Centre europen pour les prvisions mto-rologiques moyen terme (CEPMMT) : les observations devapeur d'eau en altitude utilises pour ces analyses sont four-nies par les radiosondages, relativement rares dans la zonetudie puisque, au sud du Sahara, il n'y a que six stations, ycompris celle du Cap-Vert. Quelques comparaisons entre lesanalyses et les radiosondages semblent indiquer que les ana-lyses ne sont pas trop errones et que l'on peut leur accorderquelque crdit.

Nous dcrivons ensuite trs sommairement les bandesnuageuses orientes du sud-ouest vers le nord-est surl'Afrique de l'Ouest, analogues celles que Leroux (1983)dcrit et associe au heug. Ces bandes ressemblent beaucoupaux bandes nuageuses analyses par Thpenier et Cruette(1981), l'aide des images du satellite Goes 1, sur l'ocanPacifique. Nous proposons un classement subjectif de cesbandes telles qu'elles apparaissent sur les images de

Mtosatet nous valuons leur nombre selon les mois. Puis,nous justifions ce classement subjectif en montrant dansquelle mesure la circulation gnrale est diffrente selon queces bandes nuageuses sont bien visibles ou absentes.

La description de la teneur en vapeur d'eau de l'air et de

son transport est suivie par la discussion et les conclusions.

La plupart de nos rsultats sont obtenus partir de l'analyse de treize annes (1981-1993) de donnes biquotidiennes (0 et 12 h UTC) : l'altitude gopotentielle, les deuxcomposantes horizontales du vent, la temprature et l'humidit relative provenant delanalyse du CEPMMT aux niveaux 1 000, 850, 700, 500, 300, 200 et 100 hPa. Ceschamps sont dfinis sur une grille rgulire de 2,5 degrs par 2,5 degrs, entre les lati-tudes 10 sud et 50 nord et les longitudes 60 ouest et 45 est. Nous avons inclus lesdonnes quotidiennes duBulletin mtorologique europen (BME), avec une attentionparticulire pour les cartes synoptiques des niveaux 500 hPa et 200 hPa 0 h UTC etles donnes quotidiennes 11 h 55 UTC des images ISCCP-B2 deMtosat(Schifferet Rossow, 1983) pour les mmes annes. Cette heure est choisie de faon disposersur toute la zone dune image dans le canal visible, bien qu'il y ait environ douzeheures de diffrence avec l'heure des cartes duBME.

De Flice et Viltard (1976) donnent une carte caractristique d'une situation deheug 200 hPa (figure 1). Un talweg baromtrique orient approximativement dusud-ouest vers le nord-est s'observe de la moyenne la haute troposphre. Le plussouvent, il existe en mme temps un talweg l'est de l'Amrique du Nord, tandisqu'une dorsale recouvre l'Atlantique. Les images des satellitesEssa 8etItos mon-trent un nuage en bande, d'une largeur de 200 500 km et d'une longueur de 1 000 1 500 km, parallle au talweg. La bordure nord de ce nuage est nette, sa borduresud est plus floue.

Sur limage provenant du canal visible du satellite Mtosat, ces nuagesparaissent brillants. Ils sont assez pais pour porter ombre ; leur paisseur est

confirme par lexamen du canal infrarouge. La bordure sud de cette bande nua-geuse est forme de nuages assez troits, de 20 40 km de large, orients per-pendiculairement la bande principale. Lorsque ce nuage en bande est vu d'unestation terrestre, cette dernire signale des altocumulus et des cirrus.

LES DONNES

RPARTITION

SAISONNIRE

DES ADVECTIONS

FROIDES

Figure 1 - Carte type du courant-jet subtropical et des isohypses auniveau 200 hPa. Le talweg d'altitude est indiqu par un trait allantde la dpression [L] situe sur le golfe de Gascogne au nord-est,passant peu prs sur Gibraltar, puis au sud des Canaries, o letrait discontinu signifie que le talweg est moins net. Le nuageauquel on s'intresse est bord au nord-ouest d'altocumulus [Ac] et

au sud-est de cirrus [Ci]. (D'aprs de Flice et Viltard, 1976)


4/11


Aprs avoir tudi de nombreux cas de heug, il nous a sembl que la prsence de labande nuageuse tait un trait caractristique du phnomne, facile reprer sur lesimages de Mtosat. Nous avons examin les trois images quotidiennes 12 h UTC

dans les canaux visible, infrarouge et vapeur deau, pour les annes 1981 1993.Nous avons class subjectivement ces images en quatre catgories, de Q=3 Q=0. Lacote Q=3 est attribue limage lorsque la bande nuageuse est bien nette sur les troiscanaux, relativement brillante sur le canal visible, prsentant un bord net du ctpolaire, effiloch du ct quatorial, sans interruption sur au moins 1 500 km (figure2). La cote 2 correspond une bande nuageuse plus courte, un peu morcele, parais-sant moins paisse. La cote 1 est donne lorsque lon distingue une bande nuageuseoriente approximativement sud-ouest - nord-est travers lAfrique, peu paisse, mor-cele et de courte tendue. On ne retient que les bandes dont lextrmit sud-ouest setrouve au sud de 20-25 nord. La cote 0 est attribue lorsquaucun nuage en bandenest visible, ni sur le canal visible, ni sur le canal infrarouge, sur lAfrique de lOuest.

Nous n'avons pas retenu les images recueillies avant aot 1981, car elles n'ontpas t constitues par l'European Space Operation Center de la mme faon que

celles qui ont suivi, et notre apprciation subjective risquait de ne pas tre lamme pour les images les plus anciennes et pour les plus rcentes.

La figure 3 donne le nombre moyen de jours par mois o lacote Q=3 a t attribue. On voit que c'est dans les mois d'hiver(dcembre, janvier, fvrier et mars) que les nuages en bandesont les plus frquents. Dans un travail de Font-Tullot (1956),on trouve les pourcentages d'advections froides aux Canariesvers 28 nord (figure 4). Nous ne savons pas exactement com-ment l'auteur a caractris les advections froides, ni sur quellesannes il a fait sa statistique, mais la comparaison entre seschiffres et les ntres fait apparatre deux points intressants.

En premier lieu, la courbe obtenue par Font-Tullot estbimodale, avec un premier maximum en novembre et un

deuxime en mars-avril, tandis que notre courbe est unimo-dale, avec un maximum en janvier, si lon nglige le petitmaximum de mai, difficilement explicable. Cette distributionrappelle celle des pluies d't au sud du Sahara. En effet, il

Figure 2 - Image dans le canal visibledu satellite Mtosat le 6 janvier 1994

12 h UTC, montrant une bandenuageuse nette sur l'Afrique.

(Photo Mto-France, CMS Lannion)

2,5

2

1,5

1

0,5

0

nov dec jan fev mars avril mai juin

Figure 3 - Nombre moyen de jours par mois (1981-1993) o unnuage en bande, cot Q=3, a t identifi sur les images du canalinfrarouge de Mtosat.


5/11


existe deux maxima de prcipitations, au sud de 10 nord envi-ron, l'un vers mai-juin et l'autre vers octobre-novembre, et unseul maximum au nord de 10 nord, en aot, comme le mon-trent les cartes des pages 8 et 9 de l'atlas de Nicholson et al.(1988). Cette rpartition des pluies est la consquence de l'oscil-lation annuelle de la ZCIT qui, par son dplacement printanier

du sud vers le nord et son retrait automnal du nord vers le sud,entrane deux saisons des pluies prs de la cte sud de l'Afriquede l'Ouest et une seule saison des pluies au Sahel. Nous noustrouvons peut-tre devant un phnomne analogue pour le heug.Un dplacement vers le sud des anticyclones subtropicaux enautomne permet aux advections froides venues du nordd'atteindre de basses latitudes, tandis qu'au printemps le dpla-cement vers le nord de ces anticyclones empche ces advectionsfroides d'arriver sur l'Afrique de l'Ouest. L'oscillation annuelle

des advections froides pourrait tre lie la variation annuelle de la dclinaison dusoleil, comme on le constate pour l'oscillation des pluies lie la ZCIT.

Le deuxime point est que le nombre d'advections froides recenses par Font-Tullot (environ 7,5 par mois en mars, avril et novembre) est peu prs trois fois

plus grand que le nombre d'apparitions de la bande nuageuse cote Q=3 (environ2,5 par mois en janvier) pour les treize annes de 1981 1993. Cela est peut-tred la manire d'apprcier les advections froides ; peut-tre aussi au fait que lesCanaries sont situes au nord de la zone laquelle nous nous intressons, doncplus proches des zones sources d'air froid. Thpenier et Cruette (1981) parlent deneuf cas de bandes nuageuses par mois dans le Pacifique est, au niveau du jetamricain, ces bandes nuageuses tant caractristiques des advections froides.

L'hiver 1984-1985 a t particulirement riche en bandes nuageuses (17 caso Q=3 de dcembre mars, soit 4,2 par mois environ), ce qui est peu prs ledouble des valeurs moyennes des treize annes tudies. Dans l'tude qui vasuivre, nous nous intressons plus particulirement cet hiver.

On a calcul la moyenne du vent aux niveaux 500, 300 et 200 hPa pour les jourso Q=3, partir des analyses du CEPMMT. Les vents analyss et les vents pointssur la carte du BMEsont, dans l'ensemble, en bon accord, en particulier au niveau200 hPa o le nombre des observations est plus grand qu'aux niveaux infrieurs. On

note cependant quelques diffrences, surtout pour la direction duvent. Souvent, au voisinage de la cte ouest de l'Afrique, entre20 et 30 nord, l o les observations des avions sont abon-dantes, les vents analyss et les vents observs font un angle quipeut atteindre 60 degrs.

Nous pensons cependant que les isotaches prsentes(figure 5) sur la surface 200 hPa ne sont pas trop loignes del'observation. Dans le cas moyen (figure 5a), les vents sontdouest avec une trs faible composante ouest - sud-ouest,

vers 20 nord entre 30 ouest et 0 ; les vitesses maximales surl'Afrique, vers 25-30 nord, sont de 35 m/s. Dans les cas Q=3(figure 5b), on note une trs forte ondulation des vents l'ouest de l'Espagne, o ils sont de nord et relativement faibles(environ 15 m/s). Le talweg, dcrit par tous les auteurs qui onttudi les cas de heug, s'observe bien sur cette figure. Ils'tend de l'Europe centrale vers le sud-ouest. Les cartes d'iso-thermes confirment l'existence d'une zone froide orientenord-est - sud-ouest, de l'Europe occidentale l'Atlantique tro-pical. Au sud-est de cette zone, on voit le courant-jet subtropi-cal orient sud-ouest - nord-est, avec des vents qui atteignent55 m/s sur la Libye et 50 m/s sur l'Atlantique.

L'allure des isotaches aux niveaux 300 et 500 hPa res-

semble beaucoup celle de la figure 5, bien que les vitessessoient plus petites. Il y a toujours une forte ondulation du ventsur l'Atlantique en cas de heug et une grande vitesse de cou-rant-jet subtropical sur l'Afrique, orient sud-ouest - nord-est.

STRUCTURE DU VENTAU VOISINAGE

DE LA BANDE NUAGEUSE

8

7

6

5

4

32

1

0juil

aot

sept

oct

nov

dec

jan

fev

mars

avril

mai

juin

Figure 4 - Nombre moyen de jours par mois o une advectionfroide a t observe aux les Canaries. (D'aprs Font-Tullot,1956)

Figure 5 - Vent moyen et isotaches 200 hPa, en m/s :a) sur tous les jours de la priode comprise entre le 1 erjanvier etle 31 mars 1985,b) sur tous les jours o Q=3, pour cette mme priode.

a

b


6/11


La figure 6 est une coupe verticale mridienne moyenne du1erjanvier au 31 mars 1985 du vent zonal sur le mridien 0 ;on y a port les isotaches et les isothermes.

Sur la figure 6a (cas moyen) le maximum de vitesse (envi-ron 35 m/s) se situe 200 hPa, 25-30 nord. Le gradienthorizontal de la vitesse zonale est relativement faible.

Sur la figure 6b (cas Q=3), le maximum de vitesse est de55 m/s 200 hPa, lgrement plus au sud que dans le casmoyen. Le gradient horizontal de la vitesse zonale 200 hPa estnettement plus fort que dans le cas moyen. On remarque aussique la pente des isothermes est beaucoup plus grande dans lecas Q=3 que dans le cas moyen.

Les images du canal vapeur d'eau de Mtosat sont souventdlicates interprter. Ce canal mesure le rayonnement dans deslongueurs d'onde voisines de la bande d'absorption (6,3 m) dela vapeur d'eau. On admet gnralement que le rayonnementmesur provient d'une couche d'air contenant peu prs 3 mmd'paisseur rduite de vapeur d'eau. Lorsque l'nergie reue par le

radiomtre est faible, cela indique que la vapeur d'eau qui met lerayonnement est une temprature basse, donc haute altitude ;au contraire, quand l'nergie reue est grande, cela signifie que lavapeur d'eau qui met ce rayonnement est une haute tempra-ture, donc basse altitude, ce qui implique que l'air qui la sur-monte est trs sec. Les zones o le signal vapeur deau est grandcorrespondent donc, en gnral, des zones de subsidence dansles hautes couches. Lorsque lon reporte l'image vapeur deau surles cartes synoptiques 200 hPa, on voit que le jet de sud-ouest

concide assez bien avec la limite entre la zone froide, qui marque la prsence de labande nuageuse, et la zone chaude, qui borde cette zone nuageuse au nord.

Cette configuration peut probablement s'expliquer par la circulation agostrophiqueautour du jet subtropical (Keyser et Shapiro, 1986 ; Cammas et Ramond, 1989). Dans

la partie o le jet acclre, la circulation transversale est directe avec ascendance droite du jet, ce qui favorise la formation des nuages, et subsidence gauche du jet, cequi apporte de l'air stratosphrique sec. Lorsque le jet ralentit, la circulation s'inverse.Cela se produit en gnral dans la partie nord-est des images de Mtosat, mais la liai-son entre nuages et courant-jet y est moins nette que plus l'ouest.

Cette paisseur est calcule pour chaque couche d'air comprise entre deuxniveaux voisins sur lesquels le CEPMMT fournit des analyses de l'humidit relative.

partir de celle-ci, de la temprature et de la pression, on calcule l'humiditspcifique q. Connaissant q deux niveaux voisins, on calcule la masse de lavapeur d'eau contenue dans un cylindre vertical, de section droite gale lunit,

limit par ces niveaux. Si p est la pression et g l'acclration de la pesanteur, lamasse de vapeur d'eau par unit de surface entre les niveaux 1 et 2 est :

M =(q1 + q2)

(p1 - p2)2g

Nous avons calcul les paisseurs de vapeur d'eau pour chaque point degrille et pour chacune des couches 1 000-850, 850-700, 700-500 et 500-300 hPa,pour chaque jour de la priode comprise entre le 1erjanvier et le 31 mars 1985.Puis, nous avons calcul en chaque point, pour chaque couche, la massemoyenne sur tous les jours de la priode et la masse moyenne pour les cas pourlesquels Q=3.

De Flice et al. (1982) ont calcul des paisseurs de vapeur d'eau moyenne partir des radiosondages de Dakar, Bamako, Niamey, N'djamna, Abidjan et

Douala pour tous les mois de l'anne, entre 1970 et 1975. Ils ont observ quedans les quatre stations sahliennes, la teneur en vapeur d'eau ne variait pasbeaucoup de janvier mars, mais qu'elle commenait crotre partir d'avril.C'est la raison pour laquelle, dans le but de comparer les paisseurs (et les flux

Figure 6 - Coupe mridienne moyenne du vent zonal (en m/s) etde la temprature (C) sur le mridien 0 :a) sur tous les jours de la priode comprise entre le 1erjanvier et le31 mars 1985,b) sur tous les cas o Q=3, pour cette mme priode.

PAISSEUR RDUITE

DE LA VAPEUR D'EAU

Nord Latitude en degrs Sud

Pression

en

hPa

a

b


7/11


de vapeur d'eau, comme on le fera au paragraphe suivant), on a restreint cettetude comparative entre les cas moyens et les cas avec bande nuageuse aux moisdurant lesquels, en moyenne, la teneur en vapeur d'eau ne variait pas. Aprs

avoir not que les paisseurs dduites des analyses du CEPMMT taient assezvoisines des paisseurs dduites des radiosondages, on a calcul les diffrences,couche par couche, entre les paisseurs de vapeur d'eau en prsence de la bandenuageuse et le cas moyen (figure 7).

La figure 7a donne cette diffrence dans la couche 1 000-850 hPa. Onremarque un cart positif important (atteignant 4 kg/m2, soit environ 20 % de lamasse d'eau de cette couche) sur le Sud de l'Afrique de l'Ouest, depuis les montsdu Cameroun l'est jusqu'en Guine l'ouest. On note une diffrence ngativesur le Sud-Ouest de l'Europe et le Nord-Ouest de l'Afrique.

La figure 7b est relative la couche 850-700 hPa. On retrouve des diffrencespositives juste au nord de la Basse-Cte. Il apparat un excs de vapeur d'eauorient sud-ouest - nord-est de l'embouchure de l'Amazone (o cet excs est faible)

jusqu' la Libye. Il y a toujours des diffrences ngatives au nord de cette zone.

La figure 7c prsente la couche 700-500 hPa. Le maximum Cameroun-Guineest encore prsent et, surtout, le maximum s'tendant de l'embouchure del'Amazone jusquau Sud de l'gypte devient trs fort, atteignant 2 kg/m 2, soit

Figure 7 - Diffrence moyenne des massesde vapeur d'eau par unit de surface entreles cas Q=3 et la moyenne calcule entre le1erjanvier et le 31 mars 1985 (en hg/m2) :a) couche 1 000-850 hPa,b) couche 850-700 hPa,c) couche 700-500 hPa.

> 40

30 - 40

20 - 3010 - 20

0 - 10

-10 - 0

-20 - -10

-30 - -20

-40 - -30

-50 - -40

< -50

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

50

40

30

20

10

0

-10

50

40

30

20

10

0

-10

a

couche

1000-850 hPa

> 20

15 - 2010 - 15

5 - 10

0 - 5

-5 - 0

-10 - -5

-15 - -10

-20 - -15

-25 - -20

< -25

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

50

40

30

20

10

0

-10

50

40

30

20

10

0

-10

b

couche850-700 hPa

> 2015 - 20

10 - 15

5 - 10

0 - 5

-5 - 0

-10 - -5

-15 - -10

-20 - -15

-25 - -20

< -25

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

50

40

30

20

10

0

-10

50

40

30

20

10

0

-10

c

couche700-500 hPa


8/11


> 96 - 9

3 - 6

0 - 3

-3 - 0

-6 - -3

-9 - -6

-12 - -9

< -12

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

50

40

30

20

10

0

-10

50

40

30

20

10

0

-10

d

couche500-300 hPa

> 100

80 - 10060 - 80

40 - 60

20 - 40

0 - 20

-20 - 0

-40 - -20

-60 - -40

-80 - -60

< -80

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

50

40

30

20

10

0

-10

50

40

30

20

10

0

-10

e

couche1000-300 hPa

environ 30 % de la masse de vapeur d'eau moyenne dans cette couche. Il y a desdiffrences ngatives fortes au nord-ouest de cette zone.

La figure 7d est relative la couche 500-300 hPa. part un petit excs(0,4 kg/m2) sur les monts du Cameroun, le maximum de la Basse-Cte ne se voitplus gure, alors que le fort maximum (0,8 kg/m2) est trs net du Brsil l'gypte,montrant un accroissement de 40 % de la vapeur d'eau lors de la prsence d'unebande nuageuse.

La figure 7e est relative l'paisseur totale de la troposphre. Elle ressemblevidemment beaucoup aux figures 7a et 7b puisque c'est dans ces couches que setrouve la plus grande partie de la vapeur d'eau atmosphrique. On y retrouve lemaximum situ juste au nord de la Basse-Cte et le maximum allong du Brsilvers l'gypte et la mer Rouge, ainsi que les diffrences ngatives du Sud-Ouestde l'Europe vers l'Atlantique tropical central.

Nous avons calcul, sur la priode comprise entre le 1 erjanvier et le 31 mars1985, le transport de la vapeur d'eau, couche par couche, pour chaque point degrille, l'aide des analyses du CEPMMT.

Les transports zonal et mridien entre les niveaux 1 et 2 sont donns respecti-vement par :

(u1q1 + u2q2) (p1 - p2) et (

v1q1 + v2q2) (p1 - p2)2g 2go u et v sont les composantes zonale et mridienne du vent.

La figure 8 est relative la couche 1 000-850 hPa. Sur la figure 8a (cas moyen)comme sur la figure 8b (cas Q=3), on reconnat les flux d'est dus aux alizs de nordet de sud, avec des valeurs atteignant 170 kg.m-1.s-1 au nord-est de la cte brsilienne,

et le flux d'ouest des latitudes moyennes, de l'ordre de 120 kg.m-1

.s-1

vers 35 nord surl'Ouest Atlantique. La figure 8c prsente la diffrence entre les deux cartes prc-dentes. On note surtout un important flux de nord-est en provenance de l'Europe del'Ouest et atteignant 50 kg.m-1.s-1 vers 30 nord-30 ouest.

TRANSPORTDE LA VAPEUR D'EAU

Figure 7 (suite) - Diffrence moyenne desmasses de vapeur d'eau par unit de surfaceentre les cas Q=3 et la moyenne calculeentre le 1erjanvier et le 31 mars 1985 (enhg/m2) :d) couche 500-300 hPa,e) couche totale 1 000-300 hPa.


9/11


La figure 9 donne la diffrence des flux entre le cas Q=3 et le cas moyen dans

la couche 850-700 hPa. On y observe un fort transport dirig depuis l'Europe del'Ouest vers le sud-ouest et un flux peu prs d'gale valeur (30 kg.m -1.s-1) duBrsil vers la Libye. Cette allure se retrouve dans la couche 700-500 hPa, ainsique sur la figure 10 qui est relative la couche 500-300 hPa. Les figures 10a et10b montrent que le flux est dirig du sud-ouest vers le nord-est, mme dans lecas moyen (30 kg.m -1.s -1), et qu'il est presque double dans le cas

Q=3, car la diffrence des flux atteint 25 kg.m-1

.s-1

. Ce maximum est d, d'unepart, au courant-jet subtropical, plus rapide lorsque Q=3 (de lordre de 50 m/s)que dans le cas moyen (de lordre de 35 m/s) 200 hPa, et, d'autre part, la plusforte quantit de vapeur d'eau dans cette bande dans le cas Q=3.

Figure 8 - Masse de vapeur d'eau transporteen moyenne travers un rectangle vertical de

largeur unit limit par les niveaux1 000-850 hPa, pour la priode stendant du1erjanvier au 31 mars 1985 (en kg.m-1.s-1) :a) cas moyen,b) cas Q=3,c) diffrence b - a.

a

b

c


10/11


Un nuage en bande oriente du sud-ouest vers le nord-est depuis la ZCIT jus-

qu'aux latitudes moyennes est un phnomne qui s'observe de temps en temps enhiver et au printemps dans l'hmisphre nord sur l'Afrique et le Pacifique. Surl'Afrique, cette bande nuageuse est forme de nuages relativement levs quidonnent parfois de la pluie en dehors de la saison des pluies. Cette bande nua-geuse s'observe lorsqu'une ondulation apparat dans le courant-jet d'ouest surl'Atlantique et qu'un talweg d'altitude s'tend du sud-ouest de l'Europe occiden-tale vers l'Atlantique tropical central.

Cette zone de basse pression, surtout visible aux niveauxsuprieurs de la troposphre (500-200 hPa), est borde au sud-est par un courant-jet trs rapide (de lordre de 50 m/s). Lelong du courant-jet, sur sa droite, s'tend parfois la bande nua-geuse sur plus de 4 000 km et, sur sa gauche, les images satel-litales dans le canal vapeur deau rvlent une zone o l'air est

trs sec en altitude.

Nous avons calcul les paisseurs rduites et les flux devapeur d'eau moyens l'aide des analyses du CEPMMT.Avant de publier les rsultats, nous les avons compars ceuxque de Flice et al. (1982) ont obtenus l'aide des radioson-dages de quatre stations sahliennes (Dakar, Bamako,Niamey, N'djamna) et de deux stations de la Basse-Cte(Abidjan et Douala) sur l'intervalle 1970-1975. Les flux devapeur d'eau de janvier ont t compars ceux trouvs parCamara (1978), qui utilisait les mmes radiosondages sur lamme priode. Les valeurs moyennes que nous avons trou-ves sont tout fait comparables celles qui avait t obte-nues lors de ces deux tudes.

En cas de heug, la moyenne et la haute troposphre (700-300 hPa) sont plus riches en vapeur d'eau que dans le casmoyen, dans une bande oriente du sud-ouest vers le nord-estet concidant avec la bande nuageuse. Nous avons trouv que,dans cette bande, le flux de vapeur d'eau tait plus grand encas de heug qu'en son absence.

La bande nuageuse a souvent son origine au sud-ouest dans la ZCIT ; cela sug-gre que la circulation de la vapeur d'eau suit le schma dcrit par Thpenier etCruette (1981). Ces auteurs situent dans un cumulonimbus de la ZCIT Pacifiquel'origine des bandes nuageuses, orientes du sud-ouest vers le nord-est et rvlespar le satellite Goes 1 sur cet ocan. Le courant-jet subtropical d'Afrique transporte-rait vers les latitudes moyennes la vapeur d'eau en provenance de la ZCIT, situe enhiver non loin de l'quateur, c'est--dire prs de l'embouchure de l'Amazone.

Nous avons aussi trouv que l'paisseur rduite de la vapeur d'eau est nettementplus grande dans les basses couches (1 000-700 hPa) sur le nord de la Basse-Cte,entre les monts du Cameroun et la Guine, vers 7,5 nord, en prsence de heug

Figure 10 - Analogue aux figures 8a et 8b pour la couche 500-300 hPa.

DISCUSSION

ET CONCLUSION

Figure 9 - Diffrence moyenne des massesde vapeur d'eau transportes dans le casQ=3 et dans le cas moyen, pour la priodecomprise entre le 1erjanvier et le 31 mars1985, travers un rectangle vertical de lar-geur unit limit par les niveaux 850 et700 hPa (en kg.m-1.s-1).

a

b


11/11


qu'en son absence. Cette vapeur d'eau pourrait alimenter la bande nuageuse.D'abord transporte vers l'ouest, elle serait prise, l'ouest de la cte d'Afrique,dans le courant-jet subtropical soufflant du sud-ouest vers le nord-est. La circula-tion transversale au jet cre les nuages sur le ct droit de celui-ci et, sur sagauche, une zone de subsidence sans nuage d'altitude.

Une tude qui utiliserait de meilleures donnes sur la vapeur d'eau permettraitprobablement de mieux comprendre le mcanisme de son transport. Les effortsfaits aujourd'hui pour mieux valuer la teneur en vapeur d'eau de l'air grce auxsondeurs verticaux des satellites devraient y contribuer.

Altes E., 1984 : volution des invasions polaires de l'Afrique septentrionale l'Afriqueoccidentale. Thse de 3e cycle de climatologie de l'universit de Dijon, vol. 1, 175 p.

Camara M. O., 1978 : Analyse des transferts de vapeur deau en Afrique occidentale etcentrale. IUT, dpartement de mtorologie, Dakar.

Cammas J.-P. et D. Ramond, 1989 : Analysis and diagnosis of the composition of ageo-strophic circulation in jet-front systems.Mon. Wea. Rev., 117, 2447-2461.

De Flice P. et A. Viltard, 1976 : Arojet subtropical d'hiver et nuages associs. La

Mtorologie 6e srie, 6, 223-225.De Flice P., A. Viltard et M. Camara, 1982 : Vapeur d'eau dans la troposphre enAfrique de l'Ouest.La Mtorologie 6e srie, 29, 129-134.

Font-Tullot J., 1956 : El tiempo atmosfrico en las Islas Canarias. Servicio. Met. Nat.Memoria, A, 28, Madrid, 96 p.

Germain H., 1966 : Situation typique de petit hivernage (heug). PDEM n 9, Asecna,Dakar.

Griffiths J. F. et K. H. Soliman, 1972 : The Northern Desert. Climates of Africa, 75-110.

Keyser D. et M. A. Shapiro, 1986 : A review of the structure and dynamics of upper-levelfrontal zones.Mon. Wea. Rev., 114, 452-499.

Joly A., 1995 : Le front polaire : un concept dpass... qui a la vie dure.La Recherche, 26,273, 128-135.

Leroux M., 1983 :Le climat de lAfrique tropicale. Ed. Champion, 663 p.

Morell M., 1973 : Notes sur deux situations mtorologiques remarquables observes auTchad. PDEM n 30, Asecna, Dakar.

Nicholson S. E., K. Jeeyoung et J. Hoopingarner, 1988 : Atlas of African rainfall and itsinterannual variability. Dept. of Met., The Florida State University, Tallahassee, Floride32306, tats-Unis.

Schiffer R. A. et W. B. Rossow, 1983 : The International Satellite Cloud ClimatologyProject (ISCCP), the first project of the World Climate Research Programme.Bull. Amer.Meteor. Soc., 64, 779-784.

Solot S. B., 1943 : The meteorology of central Africa. Res. Center, Accra, Ghana.

Thpenier R.-M. et D. Cruette, 1981 : Formation of cloud bands associated with theAmerican subtropical jet-stream and their interaction with midlatitude synoptic distur-bances reaching Europe.Mon. Wea. Rev., 109, 2209-2220.

Vittori A., 1967 : Note sur les invasions polaires en altitude sur le Sngal et laMauritanie. PDEM n 10, Asecna, Dakar.

Voiron H., 1968 : tude de deux perturbations typiques de saison sche en Afrique occi-dentale. PDEM n 14, Asecna, Dakar.

Zohdy H., 1970 : The vertical motion fields during a winter cold outbreak over Yemen.Met. Res. Bull., 2, 1, 117-127.

Zohdy H., 1971 : On the interaction between extratropical and tropical disturbances overAfrica as seen from satellite pictures.Met. Res. Bull., 3, 1, 87-106.

BIBLIOGRAPHIE

transport de la vapeur d'eau lors des advections froides en afrique de l'ouest_meteo_1997!17!47

Documents