Soutenance mémoire
INTRODUCTION GENERALE
La pluviométrie est un facteur déterminant pour le développement d’un pays. D’une part, la régularité des pluies facilite l’investissement dans le domaine socioéconomique en fonction de la pluviométrie de chaque région. Cela permet de mettre en œuvre un plan de développement équilibré pour l’ensemble du pays. D’autre part, la variabilité spatio-temporelle des pluies peut provoquer des problèmes socio-économiques et environnementaux.
• Sa variabilité spatiale favorise, entre autres, un déséquilibre économique interrégional : la population des régions à faible pluviométrie est généralement en difficulté par manque de ressource en eau et en eau potable qui sont indispensables pour l’agriculture et la santé de la population.
• Sa variabilité temporelle est lourde de conséquence pour la faune et la flore : quand la pluie devient progressivement rare dans une région, l’environnement se dégrade et certaines espèces sont menacées de disparaître.
A l’échelle internationale, on constate, ces dernières années, un grand déséquilibre climatologique : si certains pays souffrent de la sécheresse, d’autres de l’inondation à tel point que plusieurs couches sociales plongent dans la pauvreté absolue. De ce fait, l’étude de la climatologie de pluie pour rendre plus efficace la prévision météorologique à long et à court terme, est un point clé du processus de développement intégré. La climatologie de la pluie joue, à plus grande échelle, un rôle important sur la globalisation de l’économie mondiale. Aussi l’amélioration des conditions d’observation météorologique doit-elle être une préoccupation internationale plutôt qu’une affaire d’état. Malgré cette importance de la pluie dans la vie socio-économique, l’on constate que le nombre de postes pluviométriques a diminué d’une manière quasi-exponentielle à Madagascar à partir de 1970 alors que les données de l’OLR qui sont nécessaires pour l’étude dynamique de l’atmosphère et l’étude de l’influence des ondes équatoriales sur la pluviométrie, n’ont fait son apparition qu’en 1979. Cette situation a fait que les séries de données pluviométriques exploitables pour des fins scientifiques ont considérablement diminué. Ces constats nous ont poussés à faire l’étude climatologique de la pluviométrie couvrant la période de 1979 à 2003 à Madagascar. Notre objectif est de constituer une base de données pluviométrique fiable et exploitable. Pour cela, nous avons subdivisé ce travail en cinq parties : Dans la première partie, nous allons décrire la situation des stations de mesures à Madagascar et leurs données météorologiques. La deuxième partie présentera les méthodes utilisées aux cours de différents traitements des données. La troisième partie sera consacrée au traitement des données météorologiques couvrant la période de 1979 à 2003. Nous exposerons dans la quatrième partie l’étude de la climatologie de chaque région par la méthode des ondelettes. Cette étude nous donnera une vision globale sur la pluviométrie de chaque région et nous permettra par la suite de dresser une carte pluviométrique de Madagascar. Ceci est l’aboutissement logique de ce travail. Enfin, nous établirons une comparaison de nos résultats avec les résultats obtenus par d’autres chercheurs pour la période de 1950 à 1978 en guise de conclusion générale.
RESTITUTION DES DONNEES MANQUANTES
DEMARCHE PRATIQUE
• Tracer sur un même graphique les courbes de pluviométrie des stations susceptibles d’être classées dans une même région pluviométrique en utilisant une programmation en MATLAB.
• Chercher la matrice de corrélation des stations groupées dans une même région pluviométrique en utilisant l’Analyse en Composante Principale « A.C.P. » dans le logiciel HYDROLAB.
• Restituer les données manquantes d’une station donnée, en tenant compte des stations voisines dans la même région pluviométrique, grâce aux « bouches trous » dans le logiciel HYDROLAB.
• Tester l’homogénéité des résultats en utilisant une programmation en MATLAB.
ETUDE CLIMATOLOGIQUE DE LA PLUIE
DEMARCHE PRATIQUE
• Faire passer les données de chaque poste de mesure par la transformée de Fourier rapide (fft) puis au cepstre pour bien distinguer les pics exploitables, en utilisant une programmation en MATLAB.
• Repérer la périodicité des pics remarquables sur le cepstre.
• Faire passer les données de chaque poste de mesure par la transformée en ondelette continue (TOC) dans « Wavelet Toolbox » du logiciel MATLAB.
• Choisir dans « Wavelet Toolbox » l’ondelette mère ayant la plus grande similitude avec la courbe de données.
• Choisir les fréquences qui correspondent aux périodes des pics remarquables pour l’ondelette mère choisie.
• Analyser la transformée en ondelette de la pluviométrie de chaque poste pour le cycle semestriel et annuel puis pour les fréquences des pics remarquables.
CONCLUSION GENERALE
Ce travail concerne essentiellement le traitement de données pluviométriques pour construire des cartes climatologiques saisonnières de Madagascar. Les données sont des données journalières fournies gracieusement par la Direction Générale de la Météorologie Malgache. Il a été montré au cours de ce travail que le nombre de stations météorologiques fonctionnelles à Madagascar est très insuffisant. De plus, leurs données présentent trop de données manquantes. En conséquence, le traitement de données a été rendu particulièrement délicat, entre autres, la restitution de données manquantes. Pour atteindre l’objectif, plusieurs méthodes ont été adoptées :
-L’utilisation du logiciel HYDROLAB a permis de restituer intégralement les données journalières manquantes de 15 postes pluviométriques sur les 22 postes fonctionnels. Les données de 7 postes restants ont été complétées partiellement à cause de leur nombre de données manquantes trop importantes.
-L’analyse par la méthode des ondelettes a permis de savoir les régions à précipitation régulière à Madagascar. De ce point de vue, l’étude présente un intérêt particulier à l’égard des opérateurs économiques.
-La méthode de krigeage nous a permis de construire des cartes climatologiques de Madagascar pour toutes les saisons de l’année, couvrant la période de 1979 à 2003. Elles sont proches de la réalité car leur conception tient compte du relief, des distances et d’autres facteurs influençant la pluie. Ces cartes ont le privilège de mettre en évidence la complexité de la structure spatiale de la pluie. Ce travail a révélé aussi certains résultats déjà observés par d’autres auteurs pendant les années avant notre période d’étude, entre autres, le travail de Mademoiselle ANDRY ARIVELO Tatiana.
– Son étude de la climatologie de Madagascar, de 1961 à 1990, a montré que la côte Est de Madagascar, représentée par Toamasina, subit des fortes précipitations durant l’hiver austral et que la partie Sud et Sud-Ouest de Madagascar est la moins arrosée même pendant la période estivale. Pendant la période de 1979 à 2003, l’analyse par la méthode des ondelettes et les cartes pluviométriques que nous avons construites confirme encore ces résultats avant et après 1990.
-Son travail a montré en outre qu’il y a variabilité inter annuelle de la quantité pluviométrique enregistrée par an. Lors de l’observation de la transformée en ondelette de la pluviométrie, nous avons constaté que son amplitude subit une variation au cours du temps (pseudo périodicité de la courbe de TOC). Cette variation met en évidence la variabilité de la quantité pluviométrique, d’une année à l’autre.
-Elle a conclu enfin que la pluviométrie de la côte Est suit une structure bi modale des précipitations, une structure uni modale pour la partie restante de la grande île. Quant à notre travail, nous avons pu observer l’existence des phénomènes météorologiques extrêmes plus ou moins périodiques, propres à certaines localité de Madagascar. Notre étude et les résultats de recherche d’autres auteurs ont toujours montré que les parties Nord et Est de Madagascar sont les plus arrosées de l’île. Cela est dû principalement à l’interaction soit des alizés (vent du Sud Est) avec le relief, soit de la mousson (vent du Nord Est) avec le relief. Ces résultats nous incitent à penser que l’étude de la contribution du flux de mousson au phénomène météorologique sur la partie Nord de Madagascar mérite d’être poursuivie dans la perspective.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
I-DESCRIPTION DES POSTES ET DONNEES PLUVIOMETRIQUES
I-1. INTRODUCTION
I-2. EVOLUTION DU NOMBRE DES STATIONS METEOROLOGIQUES A MADAGASCAR
I-3. LES DONNEES PLUVIOMETRIQUES
I-4. CONCLUSION DE LA PREMIERE PARTIE
II-METHODOLOGIE
II-1. INTRODUCTION
II-2- RESTITUTION DES DONNEES MANQUANTES
II-2-1. DEMARCHE PRATIQUE
II-2-2. OUTILS MATHEMATIQUES : ANALYSE EN COMPSANTE PRINCIPALE (ACP)
II-3. ETUDE CLIMATOLOGIQUE DE LA PLUIE
II-3-1. DEMARCHE PRATIQUE
II-3-2. OUTILS MATHEMATIQUES
II-3-2-1. LA TRANSFORMEE DE FOURIER RAPIDE
II-3-2-2. LE CEPSTRE : [11]
II-3-2-3-1. QU’EST-CE QUE L’ANALYSE PAR L’ONDELETTE ?
II-3-2-3-2.PROPRIETES D’UNE ONDELETTE
II-3-2-3-3. QUELQUES TYPES D’ONDELETTES FREQUEMMENT UTILISES EN ANALYSE ET TRAITEMENT DE SIGNAL
II-3-2-3-3-1. L’ONDELETTE DE HAAR
II-3-2-3-3-2. L’ONDELETTE MERE DE G. WEISS ET R. R. COIFMAN
II-3-2-3-3-3. L’ONDELETTE MERE DE GROSSMAN ET MORLET
II-3-2-3-3-4. L’ONDELETTE MERE DE DAUBECHIES
II-3-2-3-4. VERSIONS TRANSLATEES ET DILATEES DE LA FONCTION D’ONDELETTES
II-3-2-3-4-1. DILATATION
II-3-2-3-4-2. DECALAGE
II-3-2-3-4-3. FORMULATION
II-3-2-3-5. LA TRANSFORMEE CONTINUE EN ONDELETTES
II-3-2-3-5-1. DEFINITION
II-3-2-3-5-2. CINQ ETAPES POUR CREER LA T.C.O.
II-4. CONSTRUCTION D’UNE CARTE PLUVIOMETRIQUE SAISONNIERE
II-4-1. DEMARCHE PRATIQUE
II-4-2. OUTILS MATHEMATIQUES : INTERPOLATION DES PRECIPITATIONS
II-4-2-1. DEFINITIONS
II-4-2-2-1. INTERPOLATION PAR AUTO-CORRELATION
II-4-2-2-2. INTERPOLATION OPTIMALE DE GANDIN
II-4-2-2-3. INTERPOLATION PAR KRIGEAGE
II-4-2-2-3-a. KRIGEAGE SIMPLE EN COVARIANCE
II-3-2-2-3-b. KRIGEAGE DANS LE CADRE DE L’HYPOTHESE INTRINSEQUE
III-TRAITEMENT DES DONNEES
III-1. INTRODUCTION
III-2. CHOIX DES STATIONS
III-3. RESULTAS
III-4. HOMOGENEISATION DES RESULTATS
III-5. CONCLUSION DE LA TROISIEME PARTIE
IV-1. INTRODUCTION
IV-2. ANALYSE DES DONNEES PLUVIOMETRIQUES PAR LA METHODE DES ONDELETTES
IV-2-1. OBSERVATION ET COMMENTAIRE
IV-2-2. DISCUSSION
IV-3. ETABLISSEMENT DE CARTE PLUVIOMETRIQUE DE MADAGASCAR
IV-3-1. INTRODUCTION
IV-3-2. COMMENT ESTIMER LES PLUIES MOYENNES ?
IV-3-3. CARTE PLUVIOMETRIQUE SAISONNIERE DE MADAGASCAR
IV-3-4.DISCUSSION
IV-4.CONCLUSION DE LA QUATRIEME PARTIE
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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