ANALYSE DE LA STRUCTURE DES PLUIES

La digitalisation des points du pluviogramme

   Le premier point saisi correspond au début du pluviogramme, à la date et heure indiquées dans l’en-tête de l’enregistrement. A moins que le diagramme ne se termine en lacune, le dernier point saisi doit correspondre à la fin du diagramme. Seule la saisie correcte des points début et fin permet une évaluation précise du coefficient de correction de temps. Pour chaque point saisi, apparaissent à l’écran sa date, heure et hauteur, calculées à partir des paramètres de l’Historique-Appareillage. La première ligne de la fenêtre de saisie montre l’intensité calculée, et une éventuelle erreur est signalée par le programme par un message approprié. Si le diagramme a été validé, la seule manière de corriger des points est de recommencer la digitalisation. Au cours de la digitalisation, il est toujours possible de retourner en arrière pendant la saisie des points, grâce à la touche « ← ». Le retour en arrière se fait en effaçant les points. Cette digitalisation des données pluviogrammes permet d’acquérir des relevés pluviographiques intégraux (RPI), lesquelles nous allons traiter.

Calcul des pluies utiles

   Ce module permet de calculer pour chaque averse la pluie utile pour 10 intensités multiples d’une valeur fournie par l’opérateur. La pluie utile d’une averse en fonction d’une intensité I est la hauteur de pluie qui tombe pendant que l’intensité est supérieure à I.
– donner le total limite de précipitation pour le traitement des averses.
– donner l’incrément d’intensité utilisé pour calculer les dix intensités.
– donner le nom du fichier de sortie. La première ligne du f ichier de sortie contient l’intensité et la durée de séparation, la précision mini et la qualité maxi acceptées, le total limite, le nombre d’intensités et les valeurs de l’incrément Les données apparaissent sous forme de colonnes séparées par des virgules :
– date et heures de début de la pluie ;
– Durée de la pluie en minutes ;
– Hauteur de la pluie ;
– Code lacune (égal à 1 s’il y a lacune en cours d’averse) ;
– 10 colonnes contenant les 10 pluies utiles en mm ;

La notion d’averse et d’intensité

   Une averse est définie d’une manière générale comme une précipitation soudaine et abondante. Ainsi, les météorologues la définissent comme « une précipitation de courte durée et forte, tombant de nuages convectifs, caractérise par son début et sa fin brusque, et par ses variations fortes et rapides d’intensité ». Quant aux climatologues, une averse, est toute forme de précipitation de début et de fin brusques marquée par une courte durée. Mais, selon Mussy (2004), la durée d’une averse peut varier de quelques minutes à plusieurs heures et peut intéresser une superficie allant de quelques kilomètres carrés (orages) à q uelques milliers (pluies cycloniques). L’averse est donc caractérisée à la fois par trois éléments : sa hauteur, sa durée et son intensité. Ces paramètres sont souvent liés à p artir des courbes Intensité-Durée-Fréquence (IDF) ou Hauteur-Durée-Fréquence (HDF) qui définissent la pluie en termes de récurrence ou période de retour. Ainsi, dans le cadre de notre étude nous emploierons le terme averse pour désigner tout épisode pluvieux quelque soit sa durée. L’intensité moyenne d’une pluie s’exprime par le rapport entre la hauteur de la pluie observée et la durée de la pluie. L’intensité moyenne d’une pluie est obtenue par la formule suivante :
Im (mm/h) = P (mm) / T (mn)
Avec ;
Im : Intensité moyenne de la pluie en mm/h
P (mm) : Quantité de pluie reçue en mm
T (mn) : Durée de la pluie en mn
On peut s’intéresser aux intensités observées sur des intervalles de temps au cours desquels on aura enregistré la plus grande hauteur de pluie. Dans ce cas, on parle d’intensité maximale.

Analyse de la forme des pluies

   Elle permet de connaître la répartition dans le temps de l’intensité d’une pluie de hauteur et de durée bien définies. Pour déterminer la forme des pluies, nous avons procédé à une sélection d’événements pluvieux de forme caractéristique traduits en hyétogrammes. Un hyétogramme est la représentation, sous forme d’un graphique, de l’intensité de la pluie en fonction du temps. Les éléments importants d’un hyétogramme sont le pas de temps et la forme. Cette forme caractéristique du type d’averse, varie d’un évènement pluvieux à un autre. Plusieurs facteurs conditionnent la forme des hyétogrammes d’averses, parmi lesquels les types de précipitations et leur période d’intervention au cours de la saison des pluies. C’est ainsi qu’on distingue :
– les formes simples : elles présentent en général une seule pointe d’intensité très forte, se caractérisent souvent par un dé but et une fin brusques, et ont une courte durée. Elles représentent très souvent les averses de début et de fin d’hivernage liées essentiellement aux lignes de grains.
– et les formes complexes : elles ont des intensités modérées, présentent plusieurs pointes d’intensité séparées par des périodes de relâchement, et ont une durée relativement longue.
Ces formes d’averses se caractérisent aussi par une phase d’intensité assez faible appelée averse préliminaire, suivie d’une période de forte intensité qui constitue le corps de l’averse, et se terminent par une période pendant laquelle l’intensité décroît et peut se maintenir longtemps à une assez faible valeur, et qui porte le nom de traîne. Ces formes représentent les averses qui interviennent généralement au cœur de l’hivernage et qui sont liées à l’activité de l’équateur météorologique. Pour illustrer les différentes formes de pluies rencontrées par la distribution des intensités, nous avons choisi quelques hyétogrammes, selon que les averses interviennent au début, au milieu ou en fin d’hivernage. Ce hyétogramme représente une averse simple caractérisée par une seule pointe d’intensité. Son intensité maximale 74,9 mm/h atteinte après 20 minutes de pluie, s’est maintenue pendant 5 minutes. Cette averse qui a duré 50 minutes, prend fin 25 minutes après avoir atteint son maximum principal. C’est une averse simple de début de saison pluvieuse d’intensité maximale forte de 113,25 mm/h, atteinte 35mn après le début de la pluie. A 15h 45mn, la pluie s’arrête, puis reprend 45 mn plus tard avant de prendre fin à 17h00mn. Cependant, l’essentiel de la pluie (20 mm sur un cumul de 24 mm) s’est déroulé en 15 minutes c’est- à dire entre 15h 20mn et 15 h 35mn. Il s’agit d’une pluie simple qui a débuté à 16h 59mn pour s’arrêter à 22h 19mn, donnant un cumule de 89,5mn d’eau. Cette pluie a atteint son intensité maximale (254,6 mm/h, qui est assez forte), 55 mn après son début (à 17h 54mn). Ainsi, l’essentiel du volume d’eau précipité (76,9 mm sur 89,5 mm) est concentré sur 40 minutes. C’est une pluie marquée par une période préliminaire de 30 mn et une traîne très longue d’une durée de 3h 55mn. Cela peut entraîner la saturation des sols et favoriser un ruissellement, surtout lors ce qu’elle est immédiatement suivie d’une autre averse. Il s’agit d’une pluie à évolution complexe caractérisée par trois pointes d’intensité. L’averse débute à 07h 32mn pour atteindre son intensité maximale de l’ordre de 170 mm/h, 27 mn plus tard, avant de s’arrêter à 08h 36mn, soit une durée de 1h 04mn. C’est une pluie avec une phase préliminaire de 19 mn et une traîne courte d’intensité forte de 37,5 mm/h. Il s’agit d’une averse très simple caractérisée pour l’essentiel par une seule pointe d’intensité de 272,7 mm/h, enregistré 13 minutes après le début de la pluie. Cette pluie a duré 40 mn et est marquée par une période préliminaire et une traîne assez longue. Cette pluie enregistrée le 10 oc tobre 1963, dé bute à 8h 58 mn et se termine à 21h 18mn. C’est une pluie continue probablement liée à l’activité de l’Equateur Météorologique et qui a durée plus de 12 heures. Elle a une forme très complexe caractérisée par plusieurs pointes d’intensité. L’intensité maximale (396,2 mm/h), est atteinte au bout de 30 mn de pluie par la première pointe. Cette phase est suivie par une baisse très brusque de la pluie (moins de 1mm/h) 05 mn après. La pluie qui augmente d’intensité 05 mn plus tard, atteint une autre pointe de 72,6 mm/h à 10h 03m n, avant d’amorcer une phase de décroissance qui dure 1heure. Après un nouveau regain d’intensité qui se manifeste par une pointe de 196 mm/h à 11h 38mn, on assiste à nouveau, à l’affaiblissement de la pluie jusqu’à 14h 13mn. C’est dans cette lancée de variation d’intensité, que la pluie atteint une nouvelle pointe de 125 mm/h à 14h 38mn, suivie d’une autre de 151 mm/h à 15h 54 mn, séparées par une phase de relâchement. Une dernière pointe de 53,5 mm/h notée à 18h 58mn, suivie par une longue traîne de 120 mn, met fin à la pluie. Au total, une hauteur de 200 mm d’eau a été recueillie! Cette pluie qui débute à 11h 41mn, est d’une forme très simple sans une période préliminaire. Le maximum est observé au début de la pluie avec une intensité de 111,4 mm/h qui s’est maintenue à ce niveau pendant 21mn. Le reste de l’averse évolue en une longue traîne jusqu’à 14h 19mn, heure à laquelle la pluie se termine. Ce hyétogramme est celle d’une pluie complexe de milieu de saison pluvieuse. Elle présente plusieurs pointes d’intensités réparties en trois corps séparés par deux temps d’arrêt de 39 mn et de 09 m n. La pluie qui débute à 20h 07mn, atteint son intensité maximale (204,5mm/h) au bout de 23 mn, et se termine à 23h 07mn. Cette pluie se caractérise aussi par une phase préliminaire et une traîne courtes. C’est une pluie de forme simple et d’une durée assez courte qui débute avec une forte intensité (172,6mm/h). L’intensité maximale qui est de 427 mm/h est observée 01 minute après le début de la pluie et dure 02 mn. Ensuite, l’averse évolue en décroissance et prend fin 15 mn après son début. C’est une averse complexe avec plusieurs pointes d’intensité enregistrée le 26 juillet 1973, au milieu de la saison pluvieuse. L’intensité maximale est de 67,8 mm/h. Elle est atteinte après 2heures 44mn de pluie. Cette averse débute par une période préliminaire assez longue et se termine par une pointe d’intensité de 15,6 mm/h ; donc sans traîne. Elle a une durée assez longue (3h 59mn). Ce hyétogramme est celle d’une pluie de milieu de saison pluvieuse, complexe et de très longue durée. En effet, la pluie débute dans la nuit du 05 août 1963 à 22h 01mn et se termine le 06 a oût à 05h 47mn. Elle a une intensité maximale principale de 105,8 mm/h atteinte à 00h 22mn. Cette pluie présente trois corps d’averses différents qui se caractérisent chacun par une pointe d’intensité secondaire. L’averse commence avec une période préliminaire de 1h 17mn et se termine par une traîne d’intensité instantanée de 6 mm/h. Nous avons une averse simple de début d’hivernage, caractérisée par l’absence de période préliminaire, qui débute à 00h 46mn. Après 07 mn d’une intensité de 96,9 mm/h, la pluie atteint son maximum d’intensité qui est de 120,9 mm/h. A partir de 01h 00mn, la pluie évolue en baisse pour prendre fin une demi-heure plus tard à une intensité de 13,6 mm/h .Il s’agit d’une pluie complexe à durée préliminaire courte et à une traîne très longue. Elle a une pointe d’intensité maximale de l’ordre de 127,6 mm/h atteinte 20 mn après son commencement. C’est une averse importante de fin de saison pluvieuse tardive (le 06 novembre), qui se caractérise à son début, par une intensité de plus de 28 mm/h, soutenue pendant 38 mn (de 01h 49mn à 02h 27mn). Il s’agit d’une pluie de forme complexe qui débute à 00h 47mn pour une durée de 04h06mn. Elle présente au cours de son évolution, plusieurs pointes d’intensité dont celle du maximum principal (122,9mm/h) qui intervient à 03h 00mn. La pluie prend fin à 04h 53mn après une longue traîne d’intensité très faible. Cette averse de début de saison pluvieuse a une forme simple. Elle enregistre une intensité maximale de 43,5 mm/h observé à son début. Le reste de l’averse évolue en baisse et se termine par une traîne à 15h 15mn. Cette pluie d’une durée de 29 mn se caractérise par l’absence de phase préliminaire.

Le ruissellement

   Le ruissellement intervient dans l’érosion du sol, par le détachement et le transport des particules. Les particules les plus fines, comme les sables fins, les limons, les argiles et la matière organique, sont facilement emportées par le ruissellement dès l’éclaboussement du sol par la pluie. Les plus grosses particules (sable et graviers), nécessiteront elles, un grand ruissellement pour les déplacer. L’action érosive du ruissellement dépend de l’intensité de la pluie, de sa hauteur et de sa durée, mais aussi d’autres paramètres du milieu comme la perméabilité, le degré de saturation, la couverture végétale et la pente du sol. L’effet « splash » associé au ruissellement, donne généralement lieu à l’érosion en nappe. L’érosion en nappe est la perte des sols éclaboussés résultante de la destruction de la structure du sol suivi du ruissellement. En somme, l’ampleur de l’érosion hydrique traduit en fait, l’agressivité des pluies. Cette agressivité dépend de l’intensité des pluies ainsi que des caractéristiques des sols. L’érosion hydrique agit par l’énergie cinétique des gouttes d’eau et le ruissellement. Cependant, certaines a ctivités anthropiques exercées sur le sol, telles que le déboisement, l’élevage et l’agriculture, peuvent être favorables à la perte des terres par érosion hydrique. Par contre, le reboisement et certaines pratiques culturales (culture en terrasse par exemple), sont des moyens efficaces pour réduire l’ampleur de l’érosion hydrique. La perte en terre peut être théoriquement déterminée avec l’indice d’agressivité climatique de Wischmeier.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
I. Problématique
1- Justification
2- Intérêt de l’étude
3- Objectifs de l’étude
4- Finalités de l’étude
II. Méthodologie
1- La collecte des données
2- Le traitement des données
PREMIERE PARTIE : ANALYSE DU CADRE CLIMATIQUE
CHAPITRE I: CARACTERISTIQUES DE LA CIRCULATION ATMOSPHERIQUE GENERALE A KOLDA
I. Localisation de la région de Kolda
II. Les caractéristiques climatiques
1- Les conditions climatiques
1-1- La circulation tropicale
A- L’anticyclone des Açores
B- L’anticyclone saharo-libyen
C- L’anticyclone de Sainte Hélène
1-2- Les discontinuités
A- La discontinuité d’alizé
B- l’Equateur Météorologique
2- La pluviogenèse
2-1- Les lignes de grains
2-2- L’activité de l’Equateur Météorologique
CHAPITRE II : LES ELEMENTS DU CLIMAT 
I. Les températures
II. Humidité relative
III. L’insolation
IV. Evaporation et évapotranspiration
V. Les vents
1- La vitesse moyenne du vent à Kolda
2- La direction du vent
CHAPITRE III : ANALYSE DE LA PLUVIOMETRIE
I. Analyse des précipitations moyennes mensuelles à la station de Kolda
II. Evolution moyenne annuelle de la pluviométrie à la station de Kolda
III. Analyse des hauteurs maximales journalières des pluies à Kolda
DEUXIEME PARTIE : ETUDE DE LA PLUVIOGRAPHIE
CHAPITRE I : LES DONNEES PLUVIOGRAPHIQUES DE BASE 
I. Analyse de la qualité des données
II. Présentation du pluviographe à augets basculeurs
1- La bague réceptrice
2- Les augets basculeurs
3- Le système enregistreur
4- Le seau du pluviographe
CHAPITRE II: LA CHAINE DE TRAITEMENTINFORMATIQUE
I. Le fichier historique-appareillage : structure du fichier et saisie
II. L’enregistrement ou la digitalisation
1- Description des variables de l’enregistrement
2- La digitalisation
A- La saisie de l’axe médian
B- la digitalisation des points du pluviogramme
III. Traitement des pluies
1- Calcul des hauteurs maximales par intervalle de temps
2 -Calcul des hyétogrammes centrés
3- Calcul des pluies utiles
4- Calcul des pluies excédentaires
5- Calcul des indices d’érosivité de la pluie selon Wischmeier
IV. L’analyse des évènements pluvieux
V. Extraction des différentes données de base
CHAPITRE III : ANALYSE DE LA FORME DES AVERSES
I. Etude de la forme des pluies
1- La notion d’averse et d’intensité
2- Séparation ou individualisation des pluies
3- Analyse de la forme des pluies
TROISIEME PARTIE: ANALYSE DES CARACTERISTIQUES ET IMPACTS DES PLUIES
CHAPITRE I. ETUDES DES CARACTERISTIQUES DES AVERSES
I. Répartition horaire des averses
II. Répartition des pluies selon leur durée
III. Répartition des pluies en fonction de leur hauteur
IV. Répartition des averses selon les mois pluvieux
V. Répartition décadaire des pluies
VI. Répartition des pluies par gamme d’intensité
CHAPITRE II. ANALYSE STATISTIQUE DES HAUTEURS ET I NTENSITES DES AVERSES
I. Les hauteurs maximales
I. L’intensité des averses
III. Etude fréquentielle des pluies
CHAPITRE III : ETUDE DE L’AGRESSIVITE DES PLUIES
I. L’érosion hydrique
1- Le mécanisme de l’érosion hydrique
1-1- L’énergie cinétique des gouttes
1-2- Le ruissellement
2- La technique empirique de perte en terre de Wischmeier
3- Intérêt et limites intrinsèques de l’équation USLE
II. L’indice d’agressivité des pluies à Kolda
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE

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