Soutenance mémoire
Généralités
Depuis toujours le climat a évolué au cours du temps enchaînant périodes glaciaires et interglaciaires. Pourtant l’évolution climatique observée durant le XXème siècle ne peut être attribuée uniquement à cette variabilité naturelle du climat et c’est pourquoi on parle ici de changement climatique.
En 1988, plusieurs milliers de chercheurs internationaux se sont réunis sous l’égide des Nations Unies pour constituer le GIEC (Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat) ou IPCC (Intergouvernmental Panel on Climate Change) afin de savoir si il y avait ou non changement climatique. Leurs travaux ont ainsi permis de mettre en avant le changement climatique qui s’est opéré tout au long du XXème siècle et d’élaborer différents scénarios sur l’évolution future du climat. Ces scénarios dépendent bien entendu du « comportement » de l’Homme et peuvent être plus ou moins dramatiques. Du fait de l’inertie du système climatique, nous allons devoir probablement subir un changement climatique qui pourra comporter ente autres une hausse des températures moyennes ou encore une modification des régimes de pluies.
Les causes du changement climatique
Il s’agit probablement d’une combinaison de nombreux facteurs, le défi étant d’être capable de comprendre quel est le degré de responsabilité de chaque cause.
La pollution est citée en premier, notamment à cause de l’émission de plus en plus importante de gaz à effets de serre. C’est quoi au juste ? Il s’agit d’un gaz absorbant le rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre. Cela fonctionne comme le vitrage d’une serre : ils laissent rentrer le rayonnement solaire mais l’empêchent de ressortir, ce qui entraîne une augmentation de la température de l’atmosphère.
D’ailleurs, le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat a adopté son 5ème rapport de synthèse. Le message de ce rapport est clair. Le dérèglement climatique, causé par l’activité humaine, est incontestable. Ses premiers impacts sont ressentis partout dans le monde, et le chemin actuel conduirait à une hausse des températures bien au-delà des 2°C acceptables. C’est une menace grave pour la biodiversité, la sécurité alimentaire et la santé de nos concitoyens. Mais les solutions existent. Une mobilisation universelle et immédiate est nécessaire. L’accord de Paris en 2015 devra apporter une réponse politique à la hauteur du constat des scientifiques. Les prochaines étapes – la conférence de Lima en décembre prochain, puis la présentation des objectifs nationaux de réduction des émissions au début de l’année 2015 – seront décisives.
Terminologie Associée au Changement Climatique
Les Gaz à Effet de Serre
Les GES sont naturellement présents dans l’atmosphère. Ces gaz forment une couche autour de la Terre, lui permettant de conserver sa chaleur : c’est l’effet de serre. En effet, le soleil réchauffe la Terre qui, par la suite, réémet une partie de sa chaleur vers l’espace. Les GES présents dans l’atmosphère emprisonnent une partie de cette chaleur, l’empêchant de retourner dans l’espace. Ce phénomène permet de conserver des températures moyennes de 15 °C sur notre planète. Sans cela, la température y serait d’environ – 18 °C, ce qui ne permettrait pas la présence de la vie telle que nous la connaissons. Les GES ne contribuent pas tous à l’effet de serre de façon équivalente. En effet, leur pouvoir de réchauffement global (PRG) et leur durée de vie dans l’atmosphère sont différents. Le PRG correspond à la capacité du gaz à conserver la chaleur autour de la terre, en la renvoyant vers le sol. Le PRG des GES s’évalue en les comparants au PRG du CO2, le gaz de référence. Le CO2- équivalent (CO2e) est donc une mesure des GES, qui permet une comparaison de l’impact de chacun des GES, selon le PRG. Par exemple, pour une même quantité, le N2O réchauffe 310 fois plus l’atmosphère que le CO2, donc 1 kg de N2O émis correspond à 310 kg de CO2. Le temps de séjour dans l’atmosphère représente le temps de résidence moyen des GES. On constate que les émissions de GES d’aujourd’hui contribueront aux changements climatiques pendant des dizaines, voire des centaines d’années.
Modèle, Simulation, projection, prévision ou scénario climatique
Le Modèle Climatique est un outil de représentation numérique du climat, basé sur des équations mathématiques de la dynamique des fluides et de la conservation de la masse, de l’énergie et de la quantité de mouvement. Il évoque l’ensemble du système climatique terrestre, qui englobe l’atmosphère, ‟ hydrosphère, la cryosphère, la surface terrestre, la biosphère ainsi que leurs interactions (GIEC, 2007a).
Le résultat de l’utilisation du modèle climatique, la simulation climatique, est une série de données représentant une grande quantité de variables telles que la température du sol et de l’air, l’humidité et le vent. Les simulations sont produites sur un certain territoire, soit le domaine spatial, allant d’une couverture globale étendue pour les Modèles de climat global à un domaine plus restreint. La période simulée peut représenter tant le passé que le futur.
Une projection climatique représente la réponse du système climatique, telle que simulée par un modèle climatique, à certaines hypothèses posées sur l’évolution future des émissions d’aérosols et de GES.
Modèles de Climat Global (MCG) et Modèles Régionaux de Climat (MRC)
Les Modèles de climat global (MCG) : sont des modèles climatiques permettant de simuler la réponse du système climatique à la variation de la concentration des GES. Leur résolution spatiale se situe généralement entre 250 et 600 km. Les MCG comprennent environ 30 niveaux verticaux que l’on pourrait virtuellement associer à une série de cubes empilés les uns pardessus les autres, de la surface de la terre jusqu’à la fin de l’atmosphère, qui renfermeraient des équations et des caractéristiques propres à chacun. Ces cubes réagissent et s’influencent mutuellement de manière à créer virtuellement la dynamique du système climatique.
Les modèles Régionaux de Climat (MRC) : Certaines études requièrent une information climatique à une échelle plus fine que celle fournie par les MCG. On peut alors utiliser les Modèles régionaux de climat (MRC), similaires aux MCG car ils comprennent aussi des niveaux verticaux, mais de plus haute résolution spatiale, généralement autour de 50 km. La modélisation à une telle résolution est beaucoup plus coûteuse en termes de temps et requiert des ressources informatiques de haute performance.
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE I : CONTEXTE GENERAL DE L’ETUDE
I.1) Généralités
I.2) Les causes du changement climatique
I.3) Terminologie Associée au Changement Climatique
I.3.1) Les Gaz à Effet de Serre
I.3.2) Modèle, Simulation, projection, prévision ou scénario climatique
I.3.3) Modèles de Climat Global (MCG) et Modèles Régionaux de Climat (MRC)
I.3.4) Scenarios des changements Climatiques
II.1) Caractéristique du climat urbain
II.2) La pollution atmosphérique
II.3) L’albédo, la capacité calorifique des sols et des murs et la rugosité de la ville
II.4) L’imperméabilisation des sols
II.5) L’évolution de la recherche sur le climat urbain
PARTIE II : METHODOLOGIE
I.1) Situation géographique
I.1.1) Localisation
I.1.2) Le relief
I.2) Les régimes de pluie
I.2.1) Pluies d’orages (Décembre – Janvier)
I.2.2) Pluies cycloniques (Décembre – Février)
I.3) L’hydrographie
I.4) Le développement de l’urbanisation
I.5) La population de la commune urbaine d’Antananarivo et ses activités
I.5.1) La population
I.5.2) Activités des habitants
II.1) Les données
II.1.1) Les données pluies
II.1.2) Les données températures
II.1.3) Les données de simulation
II.1.4) Les données de projection
II.2) Les matériels
II.2.1) Le progiciel RCLIMDEX
II.2.2) Matlab
II.2.4) Microsoft Office Excel
II.2.5) Surfer 12
II.3) Méthodes
II.3.1) Contrôles de qualité des données observées
II.3.2) Etudes statistiques
II.3.2.A) Auto-corrélation des données
II.3.2.B) Concepts de base sur les tests statistiques
II.3.2.C) Etudes Statistiques descriptives
II.3.2.D) Détermination des années humides et sèches
II.3.2.E) Etudes des jours pluvieux
II.3.2.F) Analyse en composante principale (ACP)
II.3.2.G) Calcul des indices climatiques
PARTIE III : Résultats et discussions
I.1) Analyse de l’évolution pluviométrique à Antananarivo
I.1.1) Tendance historique de précipitation à Antananarivo
I.1.2) Etude approfondie des dynamiques de pluie à Antananarivo durant la période 1979 à 2013
I.1.2.1) Présentation du signal pluie
I.1.2.2) Etude des variabilités de la précipitation
I.1.3) Tendance actuelle de précipitation à Antananarivo et Ivato
I.2) Analyse de l’évolution thermométrique à Antananarivo
I.2.1) Variabilité et tendance des Températures à Antananarivo
I.2.2) Analyse des extrêmes
I.2.2.A) Températures hivernales
I.2.2.B) Températures estivales
I.2.3) indices climatiques caractérisant le changement climatique à Antananarivo
II.1) Simulation de la Variabilité pluviométrique
II.1.1) Corrélation entre les pluies mensuelles observées et simulées
II.1.2) Comparaison entre les hauteurs de précipitation observées et les hauteurs simulées par les modèles du CMIP5 (1960 à 2013)
II.1.3) Cycle annuel des précipitations mensuelles observées et simulées
II.2) Simulation de la Variabilité Thermométrique
II.2.1) Corrélation entre les températures maximales observés et simulées
II.2.2) Cycle annuel des Températures mini mensuelles observées et simulées
II.2.3) Cycle annuel des Températures maxi mensuelles observées et simulées
II.3) Projections climatiques futures à Antananarivo
II.3.1) Projection sur les précipitations
II.3.2) Projection sur la température minimale à Antananarivo
II.4) Evaluation des sorties de Modèles
II.5) Les futurs changements climatiques à Madagascar à l’horizon 2050 et 2100
II.5.1) Les projections des changements des températures minimales à Madagascar pour Juin – Juillet – Aout
II.5.2) Les projections des changements des températures maximales à Madagascar pour Décembre – Janvier – Février
II.5.3) Les projections des changements des précipitations à Madagascar pour Octobre – Novembre
II.5.4) Les projections des changements des précipitations à Madagascar pour Décembre – Janvier – Février
II.5.5) Les projections des changements des précipitations à Madagascar pour Mars – Avril
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
