Les propositions de recherche qui suivent ont un caractère provisoire. Elles sont destinées à instruire une contribution ouest-africaine au programme " Mousson Africaine " et ne sont point exclusives d’autres coopérations régionales. Bien au contraire, il est attendu que ce programme " Mousson Africaine " puisse être un support de renouvellement de coopérations scientifiques régionales déjà anciennes en Afrique de l’Ouest, comme l’opportunité de relations nouvelles.

L’espace ouest-africain relève climatiquement de grandes régions : Sahel, région soudano-sahélienne et région de la Basse-Côte du Golfe de Guinée. Les régimes pluviométriques que l’on y observe vont de la ligne de grains (systèmes convectifs mobiles caractéristiques des régions sahéliennes), aux phénomènes de convection locale (plus fréquents dans les régions au vent de la mousson).

Ces systèmes convectifs (qui dépendent de paramètres physiques, thermodynamiques à différentes échelles spatio-temporelles) se sont manifestés par une importante variabilité inter annuelle des pluies, principalement durant les 20 dernières années.

En raison de l’impact économique induit par cette vulnérabilité aux aléas climatiques, les équipes de recherche en Afrique de l’Ouest ont plus particulièrement étudié les systèmes convectifs en réponse à des demandes nationales (prévision à moyenne ou courte échéance, estimation des pluies, prévision de rendements agricoles, modélisation régionale, prévision saisonnière,…).

Le programme " Mousson Africaine " offre aux équipes de Recherche et Développement en Afrique de l’Ouest l’opportunité :

1. de poursuivre, développer les domaines où elles ont acquis une certaine expertise qu’elles apportent comme contribution ;
2. de développer une compétence nouvelle sur le suivi d’hivernage par un modèle régional atmosphérique et une méthodologie commune de suivi des pluies par télédétection.

Un rapide bilan des compétences effectivement développées en Afrique de l’Ouest et à poursuivre nous a semblé utile.

1. Echelle régionale :

- Evolution des lignes de grains du Niger aux côtes sénégalaises ;

- Evolution en zone côtière et cyclogénèse

- Relation entre dimension fractale des systèmes convectifs et pluviométrie

- Effets orographiques

2. Echelle locale :

- Estimation des pluies par satellite et radar

- Evolution en zone côtière

- Scénarios climatiques (impacts de phénomènes à grande échelle et changement d’échelle)

- Modélisation régionale

- Prévision saisonnière

Les objectifs que ces équipes se proposent de poursuivre et qui entrent dans le cadre de Mousson Africaine sont les suivants

Approfondir la connaissance de la dynamique des systèmes précipitants mobiles et des pluies générées au cours de leur déplacement Est-Ouest du Niger au Sénégal: le but visé est d'apporter un complément d'information aux prévisionnistes et aux agro-météorologistes.

Cet objectif impliquera :

-l’étude des facteurs locaux d’évolution des systèmes convectifs (orographie, équilibre thermodynamique, dimensions caractéristiques (durée de vie, dimension fractale,…));

- la prise en compte de facteurs éloignés ( variabilité du flux de mousson, SST,…)

- l’estimation de la pluviométrie associée (échelle locale)

- Analyse statistique des performances des prévisions (cf.. partie II/3rd proposal)

- Caractéristiques moyennes de la mousson sénégalaise.

De nombreuses études ont montré que la détermination par satellite de la structure verticale des nuages convectifs n'était pas possible en utilisant seulement l'infrarouge thermique et que l'estimation des pluies par satellite était imparfaite (B. Guillot, 1995). On a alors utilisé le radar aussi bien pour la détermination de la structure spatiale des amas nuageux, que pour la quantification des précipitations. Pour un exposé de ces techniques on peut se reporter par exemple à H. Sauvageot (1992).

- En Afrique sahélienne de telles études ont été effectuées, au Niger lors de l'expérience EPSAT-Niger ( Lebel T. et al., 1992) et, à une période différente, au Sénégal dans le cadre de l'expérience EPSAT Sénégal (Fongang et al., 1995 ; Diop et al.1995, Nzeukou et al., 1995).

- Aucune étude simultanée par radar n'a été faite dans cette région où l'essentiel des précipitations provient des systèmes nuageux mobiles de type lignes de grains (LG) se propageant d'Est en Ouest en été boréal.

L’étude de la dynamique des lignes de grains et des précipitations qu'elles génèrent le long de leur trajectoire est possible à l’échelle régionale grâce à l’existence sur chacun des sites Dakar, Bamako et Niamey d'un radar centimétrique de 400 km de portée, et de ressources humaines déjà expérimentées dans ce domaine.

- Meilleure connaissance des systèmes convectifs mobiles en zone tropicale,

- Indice de prévision de lignes de grains sur le Sénégal.

- Modèle régional atmosphérique

- Etalonnage de réflectivités radar/pluies en différents sites (du Sahel à la Basse-Côte),

- Mise en place d’un réseau régional d’estimation des pluies par satellite et radar

- Renforcement des capacités nationales et meilleure stratégie de suivi agricole

-L’étude des MCS (Systèmes Convectifs à Méso-échelle) privilégiera comme par le passé, l’exploitation de sorties de modèles, les observations de radars (Niamey, Bamako (à numériser), Abidjan et Dakar), et les données de satellite. Cette démarche est adaptée aux PVD, où le réseau d’observations synoptiques reste lâche.

- Une attention particulière sera accordée à la zone côtière (Sénégal) et à l’évolution des MCS en mer: l’étude des caractéristiques thermodynamiques des systèmes convectifs y sera donc poursuivie en couplant ces jeux de données (observations et modèles).

Il s’agit de voir l’amélioration que peut apporter ce type de modèle par rapport à des prévisions locales généralement faites par des modèles de circulation générale (GCM). Ce genre de modèle régional permet aussi, de tester différentes sensibilités à des processus qui interviennent dans la variabilité climatique d’une région donnée: par introduction directe, par imbrication avec un modèle dédié au processus spécifié ou par couplage (Qian and al., (1999), Dickinson and al. (1993), Giogio and al. (1991, 1992, 1993, 1994).

- Analyse de séries temporelles intéressant le Sénégal: détermination de risques climatiques extrêmes.

- Analyse statistique de données spatiales (Meteosat, Noaa.

- Etude diachronique de l’évolution de la mousson sénégalaise

L’objectif est d’améliorer les estimations actuellement disponibles et d’obtenir une précision acceptable à différentes échelles spatio-temporelles.

- L'évolution à grande échelle spatiale des systèmes convectifs peut être étudiée à l'aide de données de satellites météorologiques. Cependant, les estimations de pluie que l'on peut en déduire sont relativement biaisées par les nuages cirriforme non précipitable (B. Guillot, 1995).

- Le radar permet une étude de ces systèmes à l'échelle locale ou sous régionale (quelques centaines de kilomètres), avec une précision de quelques centaines de mètres et à faible pas de temps (une à quelques minutes).

- Les expériences pilotes de couplage de ces deux types de données, déjà réalisées à Dakar, doivent être étendues à l’ensemble de la "sous-région" avec utilisation des moyens suivants:

• radar météorologique de bande C (Niamey, Abidjan, Bamako (à numériser), Dakar)
• disdromètre: en 1997, un disdromètre J-D a été installé au LPASF et fonctionne correctement depuis (collecte effective de données pour les années 1997 à 2001).
• satellite météorologique (Meteosat)
• réseau de pluviographes numériques sur un domaine pilote

Ces moyens permettent:l'étude de la cinématique des L.G., la dynamique interne des amas nuageux, l'évolution de l'activité convective et par conséquent celle des précipitations (Diop et al., 1995). Les radars ainsi étalonnés par les données de pluviographes numériques, serviront de base au renforcement d'une stratégie de suivi agricole.

- Contribution de différents enseignants-chercheurs relevant d’Universités partenaires.

- Collecte par les équipes africaines des jeux de données spécifiques à leurs programmes (veille météorologique, sauvegarde des données de radars numérisés de l’ASECNA, de pluviographes et disdromètres des laboratoires de recherche (dont LPASF)).

- Sauvegarde de données de satellites météorologiques (Meteosat et Noaa) par des laboratoires communs (LERG) et institutions nationales DMN.

- Initiation et formation des partenaires aux techniques d’exploitation des données radar, satellitaire et pluviographiques.

- Diop, M., H. Sauvageot, S. Fongang, 1995: -Estimation des pluies par le calcul des aires fractionnelles sur des perturbations de type lignes de grains en zone côtière. Publ. Ass. Inter. Clim., 8, 136 - 144.

- Fongang S., M. Diop, G. Adamou et H. Sauvageot, 1995. Contribution à l'étude des précipitations liées aux Lignes de Grains par radar et satellite au Sénégal en été 1993. Publ. Ass. Inter. Clim., 8, 145 -153.

- Guillot B., 1995. Satellite et précipitations. Contraintes techniques et physiques, Analyse de quelques méthodes, problèmes de recherche et validation. Veille Clim. Satel., 55, 11, 27 - 58.

- Lebel T., H. Sauvageot, M. Hoepffner, M. Desbois, B. Guillot and P. Hubert, 1992. Rainfall estimation in the Sahel : The EPSAT Niger experiment. J. of Hydrol. Sci., 37, 201 - 215.

- Nzeukou A., S. Fongang, M. Diop et H. Sauvageot, 1995. Établissement d'une relation entre …