CHAPITRE 2
DEscRipTioN DE LA zoNE D'ETuDE ET
cARAcTERisATioN METEoRoLoGiQuE DEs
sous pERioDEs D'ETuDE
Ce chapitre présente dans un premier temps la zone
d'étude ainsi que les données utilisées. A
partir des moyennes journalières du rayonnement
net, de la température de l'air, la tension de vapeur réelle, la
vitesse et la direction du vent issues des mesures de la station de Nalohou,
nous décrivons les traits caractéristiques d'une
année en climat soudanien (Aoilt 07- Juillet 08). Nous comparons ensuite
les paramètres météorologiques des
deux stations entre elles pendant les différentes sous périodes
choisies : la saison sèche en Janvier, la saison des pluies en Juillet
et la période de transition entre saison des pluies et la saison
sèche en Novembre.
2.1 Situation geographique de la
zone d'etude
Nos stations d'étude sont localisées dans la
Donga (Nord Bénin) qui est
caractérisé par un climat soudanien. La première 'Nalohou'
(latitude 9°74484 N, longitude 1°60457 E, altitude 449m)
est située a environ 11km du centre ville de Djougou. Cette
station se trouve dans une zone anthropisée oil les arbres sont rares.
La deuxième 'Bellefoungou' (latitude 9°7915N,
longitude 1°718 E, altitude 414m) est localisée dans une
forêt claire a isoberlinia située à 17km de
Djougou. La hauteur de la végétation
présente sur celle-ci est d'environ 14m. La station de Nalohou a
été installée en Juillet 2007 tandis que celle
de Bellefoungou a vu le jour un peu plus tardivement en Septembre
2007 et complétée en Juin 2008. Sur ces stations sont
installés des capteurs de mesures
météorologiques et des flux de chaleur
sensible et de
chaleur latente. Tous les capteurs (météo +
flux) ont été ré-installés a Nalohou en Juillet
2007. Alors que ce n'est qu'en Juin 2008 que
celle de Bellefoungou a bénéficié du capteur de
mesure du flux de chaleur latente. Notons que ces deux stations sont
distantes de 20km environ (Figure 2.1).
FIG. 2.1 Carte de localisation des stations de mesure dans la
Donga.
Données
météorologiques
On dispose des capteurs placés a 2m (Nalohou) et a 5.5m
(Bellefoungou) du sol qui enregistrent toutes
les quinze minutes, la vitesse et la direction du vent, la
température de l'air, la pression atmosphérique,
l'humidité relative, le rayonnement (incident et
réfléchi) courtes longueurs d'onde, le
rayonnement(incident et réfléchi) grandes
longueurs d'onde, le rayonnement net, la pression de
vapeur saturante et réelle, la température du sol a -10, -20 et
-40 cm et le flux de chaleur dans le sol. Le tableau en annexe 2
récapitule toutes les variables mesurées avec leurs
précisons.
Données flux
Les flux sont calculés par eddy correlation
(Chapitre 1) a partir des mesures a haute
fréquence
(20Hz). Elles englobent les mesures issues d'un
anémomètre sonique 3D
(CSAT3, Campbell Scientific Ltd.) pour la vitesse et la
température et d'un analyseur de gaz (Li7500,
Licor) pour les concentrations en H20 et C02 présentent dans
l'atmosphere. A Bellefoungou, les capteurs de flux sont
disposés au dessus de la végétation (18m) et a
Nalohou a 4m du sol.
2.2 Dynamique saisonnière de la
surface du sol sur les deux stations
Les photos de la figure (2.2) illustrent l'état
de la surface de Nalohou en Novembre et en Juillet.
a) b)
FIG. 2.2 Couverture du sol a Nalohou en Novembre (a) et en
Juillet (b).
Le site de Nalohou est trCs influencé par les
activités économiques (agriculture,
passage des baufs pour pãturer dans cette zone). En Novembre,
on tend vers la fin des saisons pluvieuses. La jachCre herbeuse est trCs sCche,
touffue et couvre partiellement le sol. Elle empêche l'air qui
circule au-dessus de la jachCre d'atteindre directement la surface même
du sol et atténue par conséquent la
quantité d'énergie qui doit
servir a chauffer la surface. Non seulement, cette quantité
est atténuée mais aussi elle met également plus
de temps avant de parvenir au sol. En saison pluvieuse (Juillet), nous avons de
la jachCre humide. Par contre en Janvier, le sol est nu car les brülis et
le sarclage (enlCvement des herbes) s'effectuent souvent en
Décembre.
La station de Bellefoungou n'est pas
influencée par les activités anthropiques. La surface
du sol est plus ou moins homogène. En saison humide, la
surface du sol est couverte d'herbacées.
a) b)
FIG. 2.3 Couverture du sol a Bellefoungou en Juillet
(a) et vue de dessus de la vegetation de Bellefoungou
(b).
2.3 Description de l'année 2007 - 2008 cas de la station
de Nalohou (Aoflt 07 - Juillet 08)
Le rayonnement net, la température de l'air,
le vent et la tension de vapeur constituent les paramètres
climatiques déterminants sur lesquels on se base
pour caractériser la météo d'une région.
La description de ces principaux paramètres
météorologiques nous permettra de
souligner les grands traits de la
dynamique intra-saisonnière de la zone
d'étude.
2.3.1 Le rayonnement net
La figure (2.4) montre l'évolution des
moyennes journalières du rayonnement net entre le
01/08/07 et le 31/07/08 a Nalohou.
Le maximum observé est de 190W.m-2
en Septembre et en Juin. Des valeurs élevées du
rayonnement net s'observent durant toute la saison des pluies
(Mars-Octobre). On remarque que durant cette
période, le rayonnement fluctue beaucoup d'un jour a l'autre
alors qu'en saison sèche il garde une valeur plus
ou moins stable (Figure 2.4). Cependant, nous constatons
que la période qui s'étale de Novembre a
Décembre est aussi marquée par une diminution
notable du rayonnement net par rapport à celle
humide.
FIG. 2.4 Evolution temporelle des moyennes
journalières du rayonnement net a Nalohou.
Les fluctuations relevées en saison des pluies sont
dues à la présence des nuages. Pendant cette
même période on a une atmosphere propre c'est-à-dire
dépourvue d'aérosols; ce qui
explique le fort taux de rayonnement observé en
absence de nuages. La venue de l'harmattan en Novembre se traduit
par la baisse du taux de rayonnement causée par un
réchauffement du sol et un rayonnement émis par la
surface qui est plus important. Ces différences
relevées au cours de l'évolution saisonniCre du
rayonnement net s'expliquent également
par la baisse du rayonnement incident grande
longueur d'onde observée des mi-novembre et qui
demeure faible jusqu'à la fin Janvier (Figure
2.5).
FIG. 2.5 Evolution temporelle des moyennes
journalières du rayonnement incident courte (Swin) et
grande (Lwin) longueur d'onde a Nalohou.
2.3.2 La temperature de l'air
La température moyenne sur l'année est
de 25,3CC.
Cette moyenne cache d'importantes fluctuations
journalières qui peuvent atteindre 20CC dans une
journée de saison sèche. Sur la période Aoüt
07-Juillet 08, les températures extremes enregistrées
sont 38CC en Mars et 13CC en Janvier (Figure 2.6 ).
FIG. 2.6 Evolution temporelle des moyennes
journalières, des valeurs minimale et maximale de la temperature de
l'air a Nalohou.
Les températures les plus élevées
s'observent en Mars-Avril et en Novembre, les plus basses en Décembre et
en Juillet. En Décembre, la baisse des températures est due a la
baisse du rayonnement et au vent (l'harmattan) qui soufle
plus fort (voir figure 2.9). En Juillet, la baisse des
températures est causée par le flux de mousson. En
général, les températures moyennes
maximales sont élevées sur toute l'année et varient entre
22CC et 38CC. En revanche, les minima s'échelonnent entre 13CC et 25CC.
La montée observée des températures en début
d'année (Mars-Avril) correspond a l'augmentation du
rayonnement solaire dont l'action va Ctre ensuite
contrecarrée par l'arrivée des flux de mousson provenant du sud .
Il s'ensuit une baisse des températures qui débute
avec la mousson, qui atteignent un minimum au mois
d'Aoüt (22,5CC). La fin de la saison des pluies entraIne une
augmentation de la température qui va Ctre
très rapidement contrariée par la baisse du
rayonnement net
amorcée des Novembre. L'amplitude thermique
journaliCre est maximale durant le mois sec de Décembre, 20,9CC, et se
réduit progressivement pour être minimale au mois
d'Aoüt 6-7C en moyenne glissante sur 10 jours
(Figure 2.7).
FIG. 2.7 Ecart entre les températures moyennes
journalières maximales et minimales au cours de la période
Aoüt 07-Juillet 08 a Nalohou.
2.3.3 La tension de vapeur réelle
La figure (2.8) montre l'évolution temporelle
de la moyenne journaliCre de la tension de vapeur réelle.
FIG. 2.8 Evolution temporelle de la moyenne
journalière de la tension de vapeur réelle sur la période
Aoüt 07-Juillet 08 a Nalohou.
A Nalohou, le minimum de tension de vapeur a lieu en
Février avec une valeur de 0,38 kPa. Sur la période Aoüt 07
- Juillet 08, le maximum de tension de vapeur s'observe en Mai (2,54 kPa).
Pendant la mousson (Mai-Octobre), on observe des valeurs élevées
plus ou moins constantes de la tension de vapeur. Elle chute ensuite en
Novembre pour atteindre sa valeur la plus faible en Février. En saison
humide, l'atmosphère contient une forte quantité de
vapeur d'eau, celle-ci chute en Novembre avec l'arrivée de l'harmattan
et devient faible en saison sèche.
2.3.4 La vitesse et la direction du vent
- La vitesse du vent
L'examen des vitesses moyennes journalières
(figure 2.9) montre que la variation annuelle des
vitesses moyennes du vent est assez faible. La vitesse la plus forte
enregistrée sur un quart d'heure est de
8m.s-1. Les vitesses moyennes
journalières varient entre un maximum en Janvier
(3,1m.s-1) vers un minimum en Octobre
(0,61m.s-1). Les maxima sont observés pendant la
période de l'harmattan et induisent une baisse des
températures.
FIG. 2.9 Evolution temporelle des moyennes
journalières , des valeurs minimale et maximale de la vitesse du
vent.
On observe toujours un maximum du vent aux heures diurnes
(figure 2.10) mais sa valeur, relativement a celle des heures
nocturnes, évolue considérablement. Ce maximum horaire se
situe généralement entre 9h et 11
heures. Les vents nocturnes sont plus faibles. Le cycle
diurne
fait penser à la mise en place de vents thermiques locaux
qui sont générés par
des
gradients de température et /ou de pression en surface
(différence de couvert, d'altitude).
FIG. 2.10 Cycle journalier du vent sur la
période Aoüt 2007-Juillet 2008 a Nalohou.
- La direction du vent
La figure (2.11) indique les
orientations moyennes mensuelles correspondant à une rose des
vents divisée en seize (16) parts. Seuls les vents supérieurs
à 1m.s-1 ont été
considérés dans cette analyse. L'étude
comparative des mois de l'année montre que la
répartition mensuelle des directions n'est pas constante. On observe
successivement :
- Janvier-Février La direction
privilégiée est NE. On a la direction principale la
mieux établie en Janvier 49,7%. On note l'apparition des vents du
NNE.
- Mars Ce mois est assez particulier, il n'y a pas
de direction privilégiée. On a des vents humides du
SSW, et une infirme partie du NE et NW. C'est le passage de la
saison sèche à la saison humide.
- Avril-Aoüt Durant cette période, la direction
principale du vent varie entre 180 et 230. C'est-à-dire que
la zone d'étude est sous l'influence des vents humides venant de la
cOte.
- Septembre-Octobre Ces deux mois se ressemblent; mis
a part l'apparition des vents de E observée en Octobre. La direction
privilégiée est le SE.
- Novembre-Décembre la prédominance des vents du
NEE et du NE s'affirme. On note la persistance des vents du SW en Novembre.
On remarque que la direction du vent
suit une évolution au cours de la période de l'année.
Pendant la saison sèche, la zone d'étude est sous l'influence des
vents forts et secs provenant du Sahara, l'harmattan (NE). Cette direction
change progressivement avec l'arrivée de la
mousson. En saison pluvieuse, la vitesse des vents fluctue beaucoup plus
qu'en saison sèche, la direction
privilégiée est imposée par la mousson
(SSW).
FIG. 2.11 Station de Nalohou, rose des vents Aoüt 07-Juillet
08 (pour des vents supérieurs a
1m.s-1)
Conditions climatiques locales : Comparaison de la
météo de Nalohou et celle de Bellefoungou 34
2.4 Conditions climatiques locales Comparaison de
la météo de Nalohou et celle de Bellefoungou
Les conditions climatiques sont
analysées a partir des mesures
météorologiques des deux stations sur
lesquelles s'effectue cette étude. Afin de
caractériser la variabilité des paramètres
climatiques, trois sous périodes de quinze (15)
jours chacune ont été choisies a partir des analyses
précédentes. La première située entre le 16 au 30
Janvier 2008 est qualifiée de 'sous période
sèche'. Durant celle-ci l'air est très sec. La seconde sous
période (sous période humide) se trouve en pleine saison des
pluies 16 au 30 Juillet 2008. La dernière du 16 au 30 Novembre 2007 est
dénommée ' sous période intermédiaire '. Cette
période est marquée par la fin de la saison des
pluies, on a remarqué que durant celle-ci
l'atmosphère est encore sous l'influence des vents humides venant du
Sud-Ouest.
Pour comparer la météo des deux stations, nous
avons effectué la moyenne sur chaque heure des 15
jours pour les différentes sous périodes définies
précédemment afin d'avoir des journées types
représentatives de chaque sous période.
2.4.1 Sous période sèche (16 au 30 Janvier 2008)
Le rayonnement solaire incident courte
longueur d'onde a Bellefoungou est plus fort
que le rayonnement solaire incident de Nalohou
889W.m-2 et 812 W.m-2. Il en est de
même pour le rayonnement solaire réfléchi courte
longueur d'onde (173 W.m-2 et 145
W.m-2). Quant a la température et l'humidité
relative des deux stations, elles varient très peu durant cette sous
période. On note un coefficeint de détermination
(R2) de 95% et 88% respectivement pour la
température et l'humidité. On relève pour la
température un maximum de 29,7C au niveau des deux stations et des
minimums de 15,8CC a Bellefoungou et 16,3CC a Nalohou. Les
variations de l'humidité relative sont de 26,9 % et 10,45 % en
forêt; 25% et 10% sur la jachère . Les nuits a
Bellefoungou sont nettement plus froides. Ce qui se
traduit par l'écart de 0,08kPa observé au niveau de la tension de
vapeur réelle sur les deux stations. Notons que pendant cette
période, l'air est très sec de jour comme de nuit. Le pic
observé en soirée a Bellefoungou est certainement
dü a la végétation qui
dégage de la vapeur d'eau.
Conditions climatiques locales : Comparaison de la
météo de Nalohou et celle de Bellefoungou 35
Le vent est très faible sur le site de la forêt.
Cette mesure est certainement sous estimée a cause de la position du
capteur dans la canopée. Sa valeur quelle que soit
la période est pratiquement le 1/3 de celle de Nalohou. Le
maximum observé a Nalohou est de 4,7m.s-1 pour un
minimum de 0,89m.s-1.
a)
c)
e)
FIG. 2.12 Cycle journalier du rayonnement
incident(a), rayonnement réfléchi(b),
température
de l'air (c), humidité relative(f), vitesse du vent (d) et
tension de vapeur réelle (e)à Nalohou et à
Bellefoungou (sous période sèche).
Conditions climatiques locales : Comparaison de la
météo de Nalohou et celle de Bellefoungou 36
2.4.2 Sous période humide (16 au 30 Juillet 2008)
Ici on note une forte variation de tous les paramètres.
Il existe toujours une différence entre les maxima des
rayonnements solaires incidents courte longueur d'onde
des deux stations, mais elle est plus faible que celle
observée au cours de la sous période sèche (645
W.m-2 et 631W.m-2) pour
Bellefoungou et Nalohou. Les rayonnements solaires
réfléchis sont les mêmes. Le site de
Bellefoungou connaIt une amplitude plus grande (8CC) pour
la température comparée au site de Nalohou (3CC). Dans la
journée, les fortes températures s'observent a
Bellefoungou et dans la nuit a Nalohou. On a les valeurs de 27,3 et
19,5CC a Bellefoungou; 24,6 et 21C a Nalohou. La station
de Bellefoungou est toujours plus froide les nuits que
celle de Naholou ce qui fait qu'on obtient les fortes
valeurs d'humidité relative sur cette dernière (93 et 66%) contre
(85 et 77%) a Nalohou. Par contre la tension de vapeur réelle a Nalohou
dépasse quelques fois celle de
Bellefoungou durant tout le cycle. Le vent est
moyen, la valeur maximale observée est de
2,5m.s-1 a Nalohou. Notons que cette sous
période est située en saison pluvieuse. On remarque
pendant cette période de multiples passages
nuageux entre 12h et 13h; ce qui se traduit
par les sauts brusques de rayonnements qui
s'observent a ces moments précis de la journée (Figure
2.13).
Conditions climatiques locales : Comparaison de la
météo de Nalohou et celle de Bellefoungou 37
e)
FIG. 2.13 Cycle journalier du
rayonnement incident( a), rayonnement
réfléchi(b), température de l'air (c), humidité
relative (f), vitesse du vent (d) et tension de vapeur réelle (e) a
Nalohou et a Bellefoungou (sous période humide).
2.4.3 Sous période intermédiaire (16 au 30 Novembre
2007)
On remarque également durant
cette sous période que les rayonnements solaires
(incident et réfléchi) a Bellefoungou sont
élevés par rapport a ceux de Nalohou 825
W.m-2 et 134 W.m-2 pour le site de la
foret; et 799 W.m-2 et 98
W.m-2 pour celui de la jachère. Les deux extremes
d'humidité relative s'observent a Bellefoungou 89,99 et
24,92%. Le maximum de température sur les deux stations avoisine 34CC.
Bellefoungou est toujours plus froide. La tension de vapeur diurne
de Nalohou est supérieure a celle de Bellefoungou;
néanmoins
a)
c)
Conditions climatiques locales : Comparaison de la
météo de Nalohou et celle de Bellefoungou 38
on remarque une variation brusque de celle
de Bellefoungou entre 17h et 18h. La vitesse du vent observée
est pratiquement la même qu'en période
humide (Figure 2.14).
Le capteur de rayonnement est situé
très bas. Il y a certainement des problèmes düs
à la position du capteur en particulier au lever et au coucher du soleil
(effet d'ombrage). La différence entre la vitesse du vent
s'explique par le fait qu'à
Bellefoungou, les capteurs qui mesurent le vent sont
situés à 5,5m du sol. Or on a une hauteur de
végétation qui est de 14m, par
conséquent le vent mesuré est celui relatif à
la circulation au sein de la canopée. Nous prenons dans la suite le vent
et sa direction mesurés à Nalohou comme
référence.
e)
FIG. 2.14 Cycle journalier du
rayonnement incident (a), rayonnement
réfléchi(b), température de l'air (c), humidité
relative (f), vitesse du vent (d) et tension de vapeur réelle (e) a
Nalohou et a Bellefoungou (sous période
intermédiaire).
Remarques
Nous avons remarqué que les
rayonnements solaires réfléchis sont des variables
stationnelles. Le couvert végétal, la texture du sol,
les activités anthropiques (défrichage du
sol, brülure des herbes, etc) sont des facteurs agissant
directement sur l'atmosphère et influencent le rayonnement
solaire réfléchi mesuré a l'échelle de la station.
Les autres paramètres a savoir l'humidité relative, la
température de l'air et la tension de vapeur réelle étant
tous liés au rayonnement solaire connaissent
également une variabilité a l'échelle de la
station.
2.5 Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons décrit la zone
d'étude et fait l'inventaire des données utilisées dans
cette étude. La température, le rayonnement net, la
vitesse et la direction du vent connaissent une saisonnalité
marquée. La saison sèche se caractérise par un
renforcement important des flux du Nord Nord Est et la saison humide par ceux
du Sud Sud Quest. Les vents secs coIncident avec une diminution de
l'humidité relative de l'air. Nous retenons a travers ce chapitre
que les paramètres tels que la tension de vapeur,
l'humidité relative de l'air sont des paramètres qui
varient a l'échelle de la station donc en fonction du type de
végétation.
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