Soutenance mémoire
Etant une grande île, Madagascar s’étend sur une longueur de 1650 kilomètres. Elle est située entre 12° et 25,30° de latitude Sud, 42° et 50° de longitude Est. Se trouvant dans l’hémisphère Sud, elle est traversée par le Tropique du Capricorne dans sa partie Sud. Elle est presque entièrement incluse dans la zone intertropicale. Son climat tropical est caractérisé par une alternance de deux saisons différentes : une saison sèche et une saison humide ou pluvieuse. Les pluies tiennent un rôle important sur le plan socio-économique des pays en voie de développement comme Madagascar. Pour la majorité des malgaches, les pluies occupent une place incontournable dans la vie quotidienne surtout dans l’activité agricole. Elles sont à l’origine de toute eau douce disponible et dans certaines zones comme dans la partie Sud de l’ile, elles deviennent souvent une question de vie ou de mort, non seulement pour les activités agricoles mais aussi dans la vie humaine.
GENERALITES
LA PLUVIOMETRIE
La pluviométrie est l’étude des caractéristiques, du volume et de la répartition des précipitations de leur nature (pluie, neige, grésil, brouillard …) sur une surface [8]. Autrement dit, la pluviométrie étudie donc la variation journalière et annuelle des quantités et des types de précipitations afin de classifier le climat d’une région. Elle étudie également la période de retour des évènements exceptionnels comme les sècheresses et les pluies torrentielles causant des inondations. Elle peut aussi se définir comme tout ce qui concerne la mesure de la pluie (matériel, techniques et procédés de mesure, méthodes de calcul en un point ou sur une surface géographique déterminée), les résultats de cette mesure, hauteurs d’eau tombées dans un intervalle de temps donné par un qualificatif: pluviométrie horaire, journalière, pentadaire (5 jours successifs, du 1 au 5 du mois, puis du 6 au 10, du 11 au 15 etc.), décadaire (du 1 au 10, du 11 au 20 et du 21 au dernier jour du mois), mensuelle, annuelle, interannuelle. La pluviométrie regroupe aussi les mesures à pas de temps variable obtenues à l’aide d’enregistreurs ; le terme pluviographe peut alors se substituer au terme pluviométrie.
La précipitation
Définition
En météorologie, le terme précipitation désigne des cristaux de glace ou des gouttelettes d’eau qui, ayant été soumis à des processus de condensation et d’agrégation à l’intérieur des nuages, sont devenus trop lourds pour demeurer en suspension dans l’atmosphère et tombent au sol ou s’évaporent en virga (Le terme virga désigne en météorologie toute forme de précipitation n’atteignant pas le sol) avant de l’atteindre.
Principaux types de nuages
On distingue 4 types de nuages :
Nuages bas (base typiquement au-dessous de 2 km)
– Les stratus : ils ne se distinguent guère d’un brouillard que par leur altitude. D’ailleurs un brouillard matinal peut évoluer en stratus.
– Les stratocumulus : ce sont des stratus à structure globulaire, souvent à arrangement régulier.
– Les nimbostratus : ce sont des nuages bas, épais, sombres, à aspect déchiré, générateurs de pluies continues .
Nuages d’altitude de moyenne (base typiquement entre 2 et 7 km)
– Les altostratus : ce sont des nuages étendus, gris, peu denses, à aspect souvent fibreux, générateurs de pluies fines et continues.
– Les altocumulus : ils ressemblent à des altostratus, mais montrent une structure globulaire.
Nuages de haute altitude (base typiquement entre 5 et 14 km)
– Les cirrus : ce sont des nuages peu épais, clairs, très bien caractérisés par un aspect fibreux. Ils sont signe de beau temps s’ils sont peu serrés et détachés les uns des autres.
– Les cirrostratus : ce sont des voiles blanchâtres étendus donnant au ciel un aspect laiteux. Le soleil peut y montrer un halo. Ils annoncent un mauvais temps.
– Les cirrocumulus : ce sont des groupes de petits nuages globulaires, assemblés généralement en alignements parallèles.
Nuages à développement vertical
Des mouvements ascendants de masse d’air dans une atmosphère instable donnent naissance à des nuages à développement vertical plus ou moins important. Leur base se situe habituellement vers 2 km ou moins.
– Les cumulus : ce sont des nuages épais, blancs, à développement limité en hauteur à quelques centaines de mètres. Leur base est plane et leur sommet bourgeonnant. Ils sont souvent groupés et ne sont pas producteurs de pluie, sauf lorsque, dans un contexte très instable, ils évoluent en cumulonimbus.
– Les cumulonimbus : ils ressemblent à des cumulus dont ils ont la base plane, l’aspect dense et des limites bourgeonnantes, mais leur développement en altitude est bien plus grand, pouvant dépasser 10 km. Leur sommet s’aplatit et s’étale souvent en forme d’enclume. Ces nuages peuvent donner naissance à des violents orages avec éclairs, fortes pluies et, parfois, grêle.
Mécanisme de formation des précipitations
La formation des systèmes nuageux est un phénomène lié aux mouvements verticaux de l’air et aux changements d’état de l’eau présent dans l’atmosphère. Au cours du soulèvement d’une particule d’air chaud et humide, les transformations subies par le mélange d’air et d’eau entraînent la saturation progressive de l’air et la condensation de la vapeur d’eau, celle-ci se traduisant par l’apparition des gouttelettes de nuage autour de microparticules hygroscopiques, les noyaux de condensation. Ce processus est l’origine de la formation de la plupart des nuages, au sein desquels des précipitations peuvent se déclencher.
La formation des précipitations nécessite la condensation de la vapeur d’eau atmosphérique. La saturation est une condition essentielle à tout déclenchement de la condensation. Divers processus thermodynamiques sont susceptibles de réaliser la saturation des particules atmosphériques initialement non saturées et provoquer leur condensation :
● Saturation et condensation par refroidissement isobare (à pression constante)
● Saturation et condensation par détente adiabatique
● Saturation et condensation par augmentation de la vapeur d’eau
● Saturation par mélange et par turbulence .
La saturation n’est cependant pas une condition suffisante à la condensation ; cette dernière requiert également de la présence de noyaux de condensation (impuretés en suspension dans l’atmosphère d’origines variées – suie volcanique, cristaux de sable, cristaux de sel marin, combustions industrielles, pollution) autour desquels les gouttes ou les cristaux se forment. Lorsque les deux conditions sont réunies, la condensation intervient sur les noyaux ; il y a alors apparition de gouttelettes microscopiques qui grossissent à mesure que se poursuit l’ascendance, celle-ci étant le plus souvent la cause génératrice de la saturation. Les noyaux de condensation jouent en fait un rôle de catalyseur pour la formation de gouttelettes d’eau.
Types de précipitations
Toute précipitation nécessite la condensation de la vapeur d’eau. Mais lorsque les gouttelettes d’eau des nuages ont assez grandi, elles deviennent trop lourdes pour être supportées dans le nuage ; elles se mettent donc à chuter vers la terre. Trois éléments déterminent la forme finale sous laquelle elle se présente : ce sont les courants aériens, la température et l’humidité. Il y a deux types de précipitations :
● Précipitation stratiforme : qui couvre une grande étendue, qui dure longtemps mais de faible intensité, qui se produit dans les zones de basse pression et les creux et qui est associée à des nuages de types « stratus »;
● Précipitation convective : qui couvre des petites surfaces, qui ne dure pas mais qui est intense, qui est très localisée et produite par l’instabilité convective de l’air, et enfin qui est associée à des nuages de types « cumulus ».
Les précipitations peuvent tomber sous trois formes :
● Précipitation liquide : pluie et bruine
● Précipitation verglaçante : pluie verglaçante et bruine verglaçante
● Précipitation solide : neige, neige roulée, neige en grains, cristaux de glace, grésil et grêle.
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Table des matières
INTRODUCTION
Partie I : GENERALITES
Chapitre 1. LA PLUVIOMETRIE
I.1.1 La précipitation
I.1.1.1 Définition
I.1.1.2 Principaux types de nuages
I.1.1.3 Mécanisme de formation des précipitations
I.1.1.4 Types de précipitations
I.1.2 La pluie
I.1.2.1 Formation de la pluie
I.1.2.2 Processus de Bergeron
I.1.2.3 Mesure quantitative de la pluie
Chapitre 2. SERIE CLIMATIQUE HOMOGENE
I.2.1 Définition de l’homogénéité
I.2.2 Principales causes d’inhomogénéités
I.2.3 Homogénéisation
Chapitre 3. LE CHANGEMENT CLIMATIQUE
Partie II. METHODOLOGIES DE L’ETUDE
Chapitre 1 : LA ZONE D’ETUDE
II.1.1 Localisation de la zone d’étude
II.1.2 Base de données
Chapitre 2 : LES MATERIELS
Chapitre 3 : METHODES
II.3.1 L’Analyse en Composantes Principales (ACP)
II.3.1.1 Présentation générale
II.3.1.2 Présentation de la matrice d’entrée en ACP
II.3.1.3 Objectifs de l’ACP
II.3.1.4 Présentation des données
II.3.1.5 Matrice de corrélation
II.3.1.6 Valeur propre des composantes principales
II.3.1.7 Analyse des points individus i de ??(?)dans ??
II.3.1.8 Critère de Kaiser
II.3.2 Test d’homogénéité et analyse de rupture
II.3.3 Autocorrélation et mesure de dépendance par la méthode de Hurst
II.3.3.1 Autocorrélation
II.3.3.2 Intervalle de confiance
II.3.3.3 Exposant de Hurst
II.3.4 Les différentes modélisations
II.3.4.1 Modélisation par le processus ARIMA
II.3.4.2 Modélisation par le processus de LISSAGE
II.3.4.3 VALIDATION DU MODELE par le Moyenne des Erreurs Absolues en Pourcentage (MEAP) ((MAPE) Mean Absolute Percentage Error)
Partie III. RESULTATS ET INTERPRETATIONS
Chapitre 1 : ANALYSE EN COMPOSANTES PRINCIPALES (ACP)
III.1.1 Description du tableau pour l’analyse en ACP
III.1.2 Moyenne et écart-type de chaque colonne du tableau des données de l’ACP
III.1.3 Matrice de corrélation entre les variables pour les zones d’étude
III.1.4 Les Valeur propre et variance
III.1.5 Choix des axes à retenir
III.1.6 RESULTAT SUR LES VARIABLES
a) Cercle de corrélation des variables
III.1.7 RESULTAT SUR LES INDIVIDUS
a) Répartition des individus sur le plan factoriel
III.1.8 Conclusion sur l’ACP de la précipitation
Chapitre 2 : TEST D’HOMOGENEITE et ANALYSE DE RUPTURE
Chapitre 3 : AUTOCORELATION ET EXPOSANT DE HURST
Chapitre 4 LES DIFFERENTES MODELISATIONS
III.4.1 MODELISATION DE LA PLUVIOMETRIE DE CHAQUE ZONE A TRAVERS LE MODELE ARIMA
III.4.1.1 Etude de la stationnarité des données de chaque zone
III.4.1.2 Identification du modèle
III.4.2 MODELISATION DE LA PLUVIOMETRIE DE CHAQUE ZONE A TRAVERS LE MODELE de LISSAGE
III.4.2.1 Détermination des paramètres
III.4.3 APPLICATION des modèles de modélisation à chaque zone
III.4.3.1 Validation du modèle pour chaque zone
III.4.3.2 Equation de la prévision pour chaque modèle de chaque zone
III.4.3.3 Calcul des valeurs de la prédiction pluviométrique
CONCLUSION
