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Variabilité et tendances pluviométriques dans le nord-ouest de la Centrafrique: enjeux environnementaux

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par Bertrand DOUKPOLO
Université d'Abomey-Calavi - DEA 2007
  

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3.2. Totaux pluviométriques et moyenne arithmétique

§ Les totaux ont permis d'étudier les quantités de pluies et leurs rythmes. Ils sont calculés par la méthode du simple cumul : avec ni = valeurs mensuelles.

§ Paramètre de tendance centrale, la moyenne arithmétique a été utilisée pour étudier les régimes pluviométriques sur une période de 50 ans. Elle est obtenue par l'équation : = avec n le nombre d'observations et leur somme.

3.3. Paramètres de dispersion et indices pluviométriques

Les paramètres de dispersion concernent l'écart-type et le coefficient de variation. Ils ont été utilisés pour déterminer la position des variables étudiées autour de la moyenne.

§ L'écart-type est la racine carrée de la variance. Il est l'indicateur de la variabilité par excellence et, de ce fait, détermine la dispersion des différentes valeurs autour de la moyenne : avec v pour variance.

§ Le calcul de l'écart-type permet de standardiser les données pour les transformer en anomalies centrées et réduites ou ACR, donnant ainsi à chaque valeur le même poids. Les ACR sont des indices pluviométriques, elles permettent de distinguer sur un graphique les années humides (excédentaires) et les années sèches (déficitaires). Ces indices sont obtenus par la formule suivante : , avec x représentant la total pluviométrique de l'année i, pour la moyenne de série et représentant l'écart-type.

§ Le coefficient de variation qui est le rapport de l'écart-type à la moyenne s'exprime en %. Il permet d'apprécier le degré de variabilité des pluies dans chaque station, il est calculé par la formule :

§ L'indice de sécheresse (IS): c'est l'indice de l'écart à la moyenne. Il permet d'estimer le déficit pluviométrique annuel. Cet écart à la moyenne est la différence entre la hauteur de précipitations d'une année Pi et la hauteur moyenne annuelle de précipitations P de la série. La formule est : IS = Pi - P ; l'indice est positif pour les années humides et négatif pour les années sèches.

§ L'indice de pluviosité (IP) : c'est le rapport de la hauteur de précipitations d'une année Pi à la moyenne annuelle des pluies P de la série. La formule est : IP  ; une année est dite humide si ce rapport est supérieur à 1 et sèche s'il est inférieur à 1.

3.4. Mise en évidence de tendance et de rupture

Pour rechercher les tendances et d'éventuelles ruptures de stationnarité dans les séries pluviométriques, nous avons utilisé les moyennes mobiles, les tests non paramétriques de Mann-Kendall et de Pettitt.

§ Les moyennes mobiles sont centrées à base 5 et permettent d'avoir des séries pluviométriques lissées à l'échelle stationnelle et temporelle. Le but est de réduire l'amplitude des variations interannuelles et de ne faire apparaître que les grandes tendances. Cette technique de moyenne mobile facilite la pondération des évènements extrêmes comme la sécheresse et introduit une organisation artificielle sur la moyenne oscillatoire. Elle a été appliquée par Houndénou et Hernandez (1998) pour détecter les tendances et les points de ruptures des séries pluviométriques dans l'Atakora au Nord-Ouest du Bénin, une région en phase de transition climatique.

§ Les tendances ont été mises en évidence par une droite de régression de type affine : y = ax + b ; elle est obtenue par le calcul de la pente a qui est un coefficient directeur :

o Si a > 0, on a une tendance à la hausse ;

o Si a < 0, on a une tendance à la baisse

 

§ Le test de Mann (1945) et de Kendall (1975) permet de déceler l'existence d'une unique tendance globale au sein d'une série. Molinier et Cadier (1985) en ont fait usage pour valoriser quelques indicateurs de changement du climat dans le Nordeste Brésilien. Le test de Mann-Kendall qui est basé sur la statistique de corrélation de rang t de Kendall est utilisé pour montrer le degré de signification de la tendance et déterminer les ruptures de stationnarité dans les séries chronologiques. Les valeurs des précipitations annuelles sont rangées par ordre croissant et les années en rang Yi d'une station. On calcule pour chaque élément Yi le nombre ni d'éléments Yi tels que (i = j) et Yi > Yj. Le test t est formulé par la relation suivante : . Cette valeur est ensuite normalisée à partir des moyennes [E (t)] et des variances [Var (t)] suivantes :

et ou

§ Le test de Pettitt (1979) a été appliqué à la série dans l'optique de préciser la position du point d'inflexion marquant une rupture éventuelle. Lorsque l'hypothèse nulle (Ho) est acceptée, on déduit qu'il n'y a pas de rupture dans la série (Xi) de taille N. A contrario, Dumolard et al. (2005) pensent que si l'hypothèse est rejetée, on conclut par une estimation de la date de rupture en considérant le maximum de valeur absolue observée dans la série. Pour chaque série, le calcul statistique est le suivant  avec est le rang de l'élémentdans la série rangée elle aussi en ordre croissant. Feizouré (1994) et Beangaï (2003) ont appliqué ce test pour détecter les points de rupture de stationnarité dans les séries hydro-pluviométriques du bassin centrafricain de l'Oubangui.

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