TENDANCE HISTORIQUE ET PROJECTION DE LA TEMPÉRATURE

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.

Gaz à effet de serre

– Le CO2 qui est généré par la combustion des combustibles fossiles (charbon, pétrole et ses dérivés, gaz) par certains procédés industriels, la déforestation. Les secteurs émetteurs sont les transports, le bâtiment et la consommation des ménages, la production d’énergie et l’industrie.
– Le méthane CH4 : émis par l’élevage des bovins, les déjections animales et les cultures agricoles (riz), par la mise en décharges des déchets organiques. Son pouvoir sur l’effet de serre est de 21 fois celui du CO2.
– Le protoxyde d’azote ou NO2 : est le résultat de pratiques agricoles intensives (engrais, déjections) et peut être émis à l’occasion de procédés industriels, principalement dans les industries chimiques qui fabriquent les engrais. Son pouvoir sur l’effet de serre est de 310 fois celui du CO2.
– Les gaz fluorés (HFC, PFC et SF6) sont utilisés dans la réfrigération et l’air conditionné, dans les mousses isolantes et les aérosols, l’industrie des semiconducteurs et les appareils de transport d’électricité. Leur pouvoir de réchauffement va de 1300 fois à 23 000 fois celui du CO2.

Nécessité de définir des nouveaux scénarios

Les scénarios SRES définis par le GIEC à la fin des années 1990 ont été diffusés en 2000. Depuis, le contexte socio-économique mondial a sensiblement changé. Les déterminants socio-économiques. Découvrir les nouveaux scénarios RCP et SSP utilisés par le GIEC tels que l’économie, les technologies, les politiques publiques, et la connaissance du système climatique ont évolué. Par exemple, il n’avait pas été envisagé à l’époque la possibilité d’un développement aussi rapide des pays émergents. Dans le même temps, les projections démographiques globales ont été revues à la baisse, de 14 milliards d’humains à 10 milliards à l’horizon 2100. Ces quinze dernières années ont aussi vu, à l’échelle mondiale, l’adoption de politiques climatiques dont il est désormais nécessaire d’intégrer les effets sur la réduction des émissions de gaz et les rétroactions en terme d’impacts et d’adaptation pour les systèmes considérés. Ces mécanismes n’étaient pas inclus dans les scénarios précédents. Par exemple, il n’avait pas été envisagé à l’époque la possibilité d’un développement aussi rapide des pays émergents. Dans le même temps, les projections démographiques globales ont été revues à la baisse, de 14 milliards d’humains à 10 milliards à l’horizon 2100. Ces quinze dernières années ont aussi vu, à l’échelle mondiale, l’adoption de politiques climatiques dont il est désormais nécessaire d’intégrer les effets sur la réduction des émissions de gaz et les rétroactions en terme d’impacts et d’adaptation pour les systèmes considérés. Ces mécanismes n’étaient pas inclus dans les scénarios précédents. Il est aujourd’hui aussi envisagé d’avoir des évolutions des émissions globales de gaz à effet de serre qui diminueraient après une phase de croissance au XXIième siècle ce qui oblige certains scénarios à être prolongés au-delà de 2100. Le GIEC a décidé de définir des nouveaux scénarios pour mieux prendre en compte ce nouveau contexte et permettre aux économistes et aux climatologues de ne plus travailler de manière séquentielle mais parallèle. Enfin, contrairement aux scénarios SRES, ces nouveaux scénarios ne sont pas définis par le GIEC lui-même, mais ont été établis par la communauté scientifique pour répondre aux besoins du GIEC.

Test de Mann-Kendall

Le Test de Mann-Kendall est un test statistique non-paramétrique pour détecter la présence de tendance au sein d’une série chronologique en absence de toute saisonnalité ou autre cycle [LUBES-NIEL, MASSON, SERVAT, PATUREL, KOUAME, BOYER, 1994].
Formulation mathématique : Si l’on considère une séquence d’observation ?1, ?2, … , ??pour laquelle nous faisons deux hypothèses :
– H0 : les observations Xi sont ordonnées aléatoirement, aucune tendance ;
– Et l’hypothèse alternative, H1 : il y a une tendance croissante ou décroissante c’està-dire Fxi(x)≥ (ou ≤) Fxj(x) pour tout i<j où Fxi(x)est la fonction de distribution cumulative des valeurs aléatoires??.
La tendance est significative statistiquement si la p-value du test est inferieur a 5%. (RANDRIANANTENAINA Jean Eugène, Mai2015)

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Table des matières

PARTIE I :GÉNÉRALITÉS
I.1 Précipitation
I.1.1 Définition
I.1.2 Types de précipitations
I.1.3 Mécanisme de formation des précipitations
I.2 Température
I.2.1 Température de l’air
I.2.2 Mesure de la température
I.2.3 Variation de la température avec l’altitude
II-1-Changement climatique
PARTIE II : MATERIELS ET METHODES
II.1 Localisation de la zone d’étude
II.2 Données
II.3 Matériels
II.4 OUTILS MATHÉMATIQUES
II.4.1 Transformée de Fourier
II.4.2 Méthode du Maximum d’Entropie (MEM)
II.4.3 Modèle autorégressif (AR)
IV-3-5-Analyse en Composante Principale
a-Description
b-Décompositions des inerties et recherches des axes principaux
e-Composante principale
f-Cercle des corrélations
g-Interprétation des axes
II.4.4 Intercorrélation ou corrélation croisée
II.4.5 Fonction d’autocorrélation ou corrélation simple
II.4.6 Indice Standardisé des Précipitations
II.5 Corrélation entre le modèle observé et chaque modèle climatique
II.6 Correction de biais de modèle
II.6.1 Test de Mann-Kendall
II.6.2 Diagramme ombrothermique
PARTIE III : RÉSULTATS ET INTERPRÉTATIONS
III.1 Étude de la température
III.1.1 Température journalière et mensuelle Menabe de 1979 à 2015
III.1.2 Température annuelle et courbe de tendance de1979 à 2005
III.1.3 FFT de la température moyenne mensuelle
III.2 Analyse de corrélation entre les variables climatiques
III.2.1 Fonction d’autocorrélation de la température
III.2.2 Exposant de Hurst de la température
III.2.3 Analyse de la courbe de filtrage par la M.E.M de la température
III.2.4 Anomalie de la température journalière
III.3 Intercorrélation entre la température et la précipitation
III.4 Sécheresse dans la région de Menabe
III.5 Diagramme Ombrothermique
III.6 Analyse en composante principale de la température (ACP)
III.6.1 Choix des axes à retenir
III.6.2 Cercles de corrélation des variables
III.6.3 Cercles de corrélation des individus
III.6.4 Interprétation des axes
III.6.5 Zones de température homogènes
III.7 Etude de la projection climatique de la température
III.7.1 Correction de biais de modèle
III.7.2 Tendance du modèle corrigé sous scenario RCP 4.5
III.7.3 Tendance du modèle corrigé sous scenario RCP 8.5