Soutenance mémoire
Actuellement, l’impact du changement climatique est presque ressenti partout dans le monde, Madagascar y compris. Ceci est dû aux activités humaines et surtout aux exploitations et utilisations des énergies fossiles. En 1995, le GIEC a suggéré « une influence détectable de l’activité humaine sur le climat planétaire ». L’émission dans l’atmosphère des GES par combustion des ressources fossiles serait en partie responsable du réchauffement climatique observé au cours du XXème siècle. Cette conclusion a conduit au protocole de Kyoto, traité international (signé en 1997 et entré en vigueur en 2005) qui vise à réduire les émissions mondiales de ces gaz. Depuis son dernier rapport, le GIEC considère à 90%, l’Homme comme responsable de l’augmentation de la température moyenne de la planète [1]. Aujourd’hui, le développement des pays émergents en pleine industrialisation, l’augmentation de la population mondiale et le niveau de vie toujours plus élevé impliquent une consommation qui ne cesse de croître et par conséquent un besoin en énergie de plus en plus fort. Parallèlement à cet accroissement de la demande mondiale d’énergie, les réserves des trois ressources fossiles (pétrole, gaz et charbon) se baissent et tendent à disparaître. Une solution pour pallier ce problème repose sur un développement intensif des autres formes d’énergie dites renouvelables, c’est-à-dire qui n’emploient pas de ressources naturelles épuisables.
PRÉSENTATION GÉNÉRALE DE L’ATMOSPHÈRE
Définition de l’atmosphère
L’atmosphère est la couche d’air qui entoure la Terre. C’est une enveloppe de gaz et de poussières microscopiques. L’atmosphère terrestre est constituée de plusieurs couches de gaz et de particules en suspension, d’environ 500 km d’épaisseur retenue à la surface de la Terre. Sa densité et sa température diminuent avec l’altitude. Seule la couche la plus basse de l’atmosphère (15 km), renferme des êtres vivants et se trouve brassée par les courants atmosphériques à l’origine des phénomènes climatiques. Du point de vue physique, l’atmosphère obéit aux mêmes lois que l’eau puisqu’il s’agit d’un fluide. Cependant la densité de l’atmosphère est plus faible que celle de l’eau ; de même la capacité calorifique de l’air est bien inférieure à celle de l’eau.
Structure verticale de l’atmosphère
L’atmosphère est subdivisée en plusieurs couches qui se différencient par leur gradient thermique et leurs constituants. Ainsi du bas vers le haut, on a : la troposphère, la stratosphère, la mésosphère, la thermosphère et l’exosphère. Ces couches sont séparées par des zones de transition : la tropopause, la stratopause et la mésopause.
L’atmosphère standard se compose de deux parties essentielles à savoir [4] :
❖ La Troposphère : est la couche atmosphérique la plus proche du sol terrestre. Son épaisseur est variable : 7 km de hauteur au-dessus des pôles, 18 km au-dessus de l’équateur et environ 13 km selon les saisons, dans la zone tempérée.
❖ La Stratosphère : est au-dessus de la troposphère. C’est dans la stratosphère qu’on trouve la couche d’ozone. Cette dernière est essentielle à la vie sur Terre, car elle absorbe la majorité du rayonnement solaire ultraviolet extrêmement nocif pour les êtres vivants. Cette absorption provoque un dégagement d’énergie sous forme de chaleur. C’est pourquoi la température augmente en altitude dans la stratosphère. Les mouvements de l’air y sont moindres. Il s’agit d’un environnement beaucoup plus calme que la basse troposphère.
Dynamique générale dans la troposphère
La troposphère est la partie de l’atmosphère terrestre (la plus basse couche) en contact avec le sol. C’est dans la troposphère qu’évoluent une grande partie des nuages. La troposphère est plus dense que les couches de l’atmosphère au-dessus d’elle, presque toute la vapeur d’eau (ou l’humidité atmosphérique) y est concentrée. Dans la troposphère, le gradient thermique vertical est globalement négatif et ne s’écarte pas en moyenne de -6,5 °C/km, qui est la valeur constante utilisée dans le modèle connu sous le nom d’atmosphère standard. Cette décroissance avec l’altitude n’est qu’une tendance moyenne : on observe, en particulier près de la surface, des couches à gradient positif ou négatif. Les gradients verticaux positifs de température sont en général peu intenses. Le gradient thermique vertical ne peut atteindre des valeurs négatives importantes, car le déclenchement de la convection interdit l’aller au delà du gradient adiabatique sec, voisin de -10 °C/km. La troposphère peut être subdivisée en deux sous-couches : la Couche Limite Atmosphérique (CLA) ou planétaire (CLP) et la troposphère libre .
La couche limite atmosphérique
Définition
La couche limite atmosphérique, dont l’épaisseur est d’environ 1000m, est la couche qui contient 10% du recouvrement de la masse d’air totale et où le déplacement d’air est régi par le gradient de pression. Elle est contrôlée et modifiée partiellement par le frottement aérodynamique de la surface et par l’importance de la stratification de la densité d’air qui résulte des différences de températures entre la surface du sol et l’air ambiant [5]. Cette modification est fonction de plusieurs paramètres, tel que :
● la vitesse du vent ;
● la rugosité des sols ;
● et l’ensoleillement variable suivant les lieux et l’heure de la journée.
Près de la surface terrestre, la présence du sol perturbe l’écoulement de l’air et crée une forte turbulence alors que dans l’atmosphère libre, l’air sous l’action des forces de pression et de Coriolis est uniforme, horizontal et sa vitesse est constante (vent géostrophique). La couche limite atmosphérique (CLA), peut être divisée en deux sous couches, à savoir la couche limite de surface (CLS) et la Couche limite d’Ekman .
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE I – ÉTUDES BIBLIOGRAPHIQUES
CHAPITRE I – PRÉSENTATION GÉNÉRALE DE L’ATMOSPHÈRE
CHAPITRE II – LE VENT ET L’ÉNERGIE ÉOLIENNE
CHAPITRE III – PRÉSENTATION DU MODÈLE WRF
PARTIE II – MÉTHODOLOGIE DE TRAVAIL
CHAPITRE I – DONNÉES ET LOGICIELS UTILISÉS
CHAPITRE II – CONFIGURATION DU MODÈLE WRF
CHAPITRE III – ANALYSES STATISTIQUES ET CALCUL DE LA PRODUCTION ÉOLIENNE
PARTIE III -RÉSULTATS, INTERPRÉTATIONS ET DISCUSSIONS
CHAPITRE I – ANALYSES ET INTERPRÉTATIONS DES RÉSULTATS
CHAPITRE II – COMPARAISON DES RÉSULTATS
CHAPITRE III – DISCUSSIONS ET RECOMMANDATIONS
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIES ET WEBOGRAPHIES
ANNEXES
