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ANALYSE DES DONNEES PLUVIOMETRIQUES DEPUIS 1961-1990

Données utilisées

Les données pluviométriques de base que nous utilisons proviennent de la Direction Générale de la Météorologie et de l’Hydrologie. Il s’agit en faite des pluies journalières mesurées en mm pour les 6 principales villes : Antananarivo, Tuléar, Antsiranana, Majunga, Tamatave et Fianarantsoa depuis 1961 jusqu’en 1990. Rappelons que la pluie du jour J est exprimée conventionnellement par le total de la pluie mesurée à 18h le jour J ajouté de la pluie mesurée à 6h le jour J+1[10]. Signalons que les valeurs pluviométriques journalières obtenues présentent moins de 1% de lacunes, elles ont été restituées en les remplaçant par la moyenne de la série. La validation a été faite pour la station comprenant les valeurs restituées en analysant les chroniques pluviométriques par la méthode des sommes cumulées.
A part des données journalières, on s’est servi des normales de précipitations mensuelles sur la même période des 19 autres stations comme référence des résultats issus des 6 stations.

Présentation des stations pluviométriques

La figure 9 montre que parmi les 111 stations pluviométriques qui existent à Madagascar, notre étude se concentre essentiellement sur 6 stations qui couvrent l’ensemble de l’île du Nord au Sud. Elles se répartissent de la manière suivante : trois stations sont implantées dans l’Est dont deux sur les plateaux (Antananarivo, Fianarantsoa) et une le long de la côte Est soit Toamasina. Deux stations représentent la région du Nord avec une en pointe extrême (Antsiranana) et une représentant la région nord-ouest avec la station de Mahajanga. Enfin, la station de Tuléar est représentative de la région Sud-Ouest/Sud. De plus on suppose que ces 6 stations suffisent à évoquer les grandes idées qui caractérisent la pluie à Madagascar.

Etude basée sur le cumul de la pluviométrie

Le cumul annuel en moyenne de la pluie pour une série de 30ans

On peut présenter le type de climat dans une station déterminée par la hauteur des précipitations moyennes au cours d’une série d’années. Cette série doit être la plus longue possible, de préférence, elle doit couvrir une période d’au moins 30 ans pour trouver une moyenne significative. Le tableau 3 indique que presque toutes les stations localisées le long de la côte Est y compris celle de Toamasina indiquent un climat très humide avec une pluie moyenne annuelle supérieure à 1800mm. La région Sud-Ouest/Sud est caractérisée par deux types de climat : le climat Sub-Humide avec une quantité de pluie annuelle supérieure à 600mm mais ne dépassant pas 1200mm et le climat Semi-aride dont la pluie annuelle est entre 400mm et 600mm. On remarque aussi que la sécheresse s’avère importante lorsqu’on se rapproche de Tuléar. Les stations restantes sont classées parmi les régions à climat Humide avec un cumul de précipitation moyenne qui va de 1200mm à 1800mm.
Le tableau 3 montre alors que la connaissance de l’intensité des précipitations annuelles suffit pour le classement des stations selon leur climat et qu’elle diminue d’Est à l’Ouest (ex : de Mananjary vers Morondava, il y a un écart de 1961,4mm ). C’est la pente du relief qui fait partie du facteur agissant sur les variations de la pluviosité. Cette pente est particulièrement forte dans le Sud entre Vangaindrano et Fort-Dauphin où la falaise rocheuse arrive directement à la mer et c’est ce qui explique le maximum pluviométrique de cette partie Est. Il y a aussi la direction des vents dominants qui est certainement un facteur très important. La côte et la ligne de crête entre le Cap-Est et Fort- Dauphin sont, nous l’avons dit, à peu près exactement normales à l’alizé et la régularité de leur orientation explique la régularité de la pluviosité.[5]

Le cumul pluviométrique depuis 1961 à 1990

a)- Avec les données sur les cumuls pluviométriques des 6 stations, on veut savoir si la quantité des cumuls varie avec les latitudes. Pour cela, vérifions si cette hypothèse est vraie en fonction d’une représentation montrant les stations par ordre décroissante des latitudes.
La figure 10 montre qu’il y a une différence entre les stations en allant du Sud vers le Nord sur le cumul annuel de pluie. La station de Toamasina présente un taux élevé de pluie comparativement aux autres. Ceci est en partie lié au fait que cette station est sur la côte sous le vent ou côte Est avec une influence certaine de l’orographie (barrière montagneuse).
A l’inverse la région la moins arrosée est celle du Sud comme on peut le noter sur le cumul de pluie de la station de Tuléar qui connaît une valeur de l’ordre de 10 m cumulée sur 30 ans soit quatre fois moins que la moyenne de toutes les stations confondues.
Les quatre régions restantes connaissent un cumul de pluie qui est proche de la moyenne des stations. On note que les latitudes ne sont pas directement liées au cumul annuel des précipitations.
b)- Il est utile de représenter la dispersion des cumuls annuels afin de voir s’il apparaît une structure qui régit l’ensemble des données. La possibilité de faire un groupement des stations en fonction des intensités pluvieuses annuelles est aussi importante pour réduire les stations d’étude et pour focaliser l’analyse sur les cas typiques.
Sur la figure 11 montrant la dispersion des cumuls annuels depuis 1961 jusqu’en 1990, on peut noter les trois groupes de régimes pluviométriques : les stations se comportant exactement comme Toamasina appartiennent au premier groupe, le deuxième groupe renferme les stations (ex : Mahajanga, Fianarantsoa, Antananarivo, Antsiranana) dont le régime pluviométrique varie essentiellement de 750mm à 2000mm.
On voit apparaître sur cette figure aussi la forte dispersion du cumul de pluie de Toamasina en fonction de l’année comparativement aux autres stations. Il semblerait qu’il y ait un mode inter annuel pour cette station à cause du passage de cyclonique caractérisé par des fortes précipitations. Par conséquent, il y a diversification forte des sommes annuelles de la pluviométrie sur la côte orientale de l’île.
c)-Suite à l’étude de la dispersion des cumuls annuels de pluie des 6 stations, on veut représenter le niveau de dispersion de ces grandeurs à partir du calcul de l’écart-type des cumuls annuels observées. En d’autres termes, on veut la mesure de l’écart entre les cumuls annuels et sa moyenne. Le but est toujours d’établir les valeurs moyennes calculées sur chaque station de mesure et aussi de vérifier l’homogénéité des cumuls annuels[11].
D’après la figure 12 qui montre la dispersion des cumuls par rapport à sa valeur moyenne, on note que les valeurs observées sur les cumuls annuels de Toamasina ne sont pas homogènes puisque il montre un écart de 17% entre la moyenne et les valeurs observées. Cette dispersion est fortement influencée par la température à la surface de la mer qui induit les courants de surfaces, les écarts de pression, les vents et surtout les moussons qui produisent pour une grande partie les précipitations annuelles. Concernant les relevés pluviométriques de la station de Tuléar, les intensités pluvieuses annuelles sont relatives parce que le taux de dispersion est faible.
Les paramètres de dispersion sont presque voisins dans l’ensemble des données sur le cumul annuel pour les stations restantes. Ils se situent au milieu des deux cas extrêmes c’est-à-dire de Toamasina et de Tuléar avec un taux de dispersion plus ou moins homogène.
Concernant la moyenne de pluie, on retrouve la station de Tuléar comme étant la station la moins arrosée (de l’ordre de 400 mm) sur la période de 1961-1990. On peut également noter que les cumuls annuels de pluie des stations de Fianarantsoa, Antananarivo, Majunga et d’Antsiranana sont voisines de 1400mm en moyenne. Toamasina est la station la plus arrosée avec une moyenne annuelle de pluie observée sur la période indiquée de l’ordre 3000 mm.
d)- Etudions maintenant trois cas typiques découverts par l’analyse des cumuls annuels. Il s’agit en fait des stations de Tuléar, Antananarivo, Toamasina. Cette fois-ci une question se pose : est-ce que la quantité de pluie est égale pour chacune des deux saisons ? Rappelons que l’été austral débute le mois de Novembre et prend fin le mois d’Avril et l’hiver austral commence le mois de Mai et cesse le mois de Septembre.
La figure 13 représente le cumul de pluie annuel durant la période hivernale depuis 1961 à 1990. La courbe de Toamasina variant en moyenne autour de 1000mm et la courbe d’ Antananarivo qui est presque confondue avec celle de Tuléar variant aux alentours de 100mm forment deux catégories de courbe. Déjà, on constate que la sécheresse débarque vers Antananarivo et Tuléar puisque dans l’hémisphère Sud, l’hiver est marqué par le déplacement de la zone couverte de puissants cumulonimbus. Cette zone se déplace suivant les saisons, allant de la chaîne himalayenne en hiver austral jusqu’au niveau des Mascareignes en été austral où elle génère de fortes pluies sur l’Ile. Les agents pluvieux sont donc réduits suite à ce mécanisme pendant l’hiver.
Mais cela n’empêche pas la formation de pluie qui est presque incessante sur la côte Est puisque l’Alizé qui frappe la ligne de crête montagneuse engendre des précipitations dont le type d’ascendance est purement orographique. Signalons encore que pendant l’hiver, l’anticyclone se manifeste par la montée de l’air qui va contribuer à la force de l’alizé.
e)- Pour compléter donc la dernière figure, voici l’aspect des pluies cumulées en été dans l’hémisphère Sud.
La figure 14 représente le cumul de pluie annuel durant la période estivale depuis 1961 à 1990. La courbe de Toamasina et d’ Antananarivo variant autour de 1000mm et la courbe de Tuléar variant aux alentours de 300mm forment deux catégories de courbe. Le balancement latitudinal de la zone de convergence intertropical dans l’hémisphère Sud est le premier responsable de cette augmentation de cumul de pluie presque dans tout Madagascar. Par contre, la région Sud reçoit une quantité de pluie limitée puisque l’humidité absolue de cette région s’avère faible.
f)- La méthode suivante consiste à représenter le total annuel de la pluviométrie des trois stations avec leurs pluviométries hivernale et estivale depuis 1961 jusqu’en 1990. Cette opération pourra apporter de la contribution pour caractériser le climat à Madagascar.
Les figures 13, 14 et 15 sont de même type mais la seule différence c’est que la figure 15 représente la variabilité des cumuls annuels de précipitation sur l’ensemble des trois stations soit en été, soit en hiver, soit les deux. Ainsi la figure 5 évoque que malgré l’écart qui existe entre les trois courbes, ces dernières tendent à évoluer avec une même structure. Dans cette structure, à part les variations inter annuelles, on a notamment une période qui semble en faite remarquable puisque on a un cumul de grande quantité entre 1982.
g)- Dans la suite, cherchons les valeurs extrêmes de la série c’est-à-dire l’année avec une quantité de pluie maximum et l’année dont la quantité de pluie est minimum. L’objectif de cette méthode est de marquer l’année dont le phénomène dépasse la climatologie.
Lorsqu’on compare les tableaux 3 et 4, on voit que les valeurs marquées dans le tableau 4 dépassent largement les valeurs moyennes établies pour les stations présentes dans le tableau 3. Notons aussi que les années durant lesquelles il y a maximum de précipitation ne sont pas les mêmes dans les 6 stations, tandis que les trois stations (Mahajanga, Antananarivo, Toamasina) subissent tous une diminution considérable de précipitation en 1990.
Les valeurs minimums des cumuls pluviométriques peuvent être expliqués par des évènements qui bouleversent la circulation atmosphérique. Aussi l’homme est un facteur responsable à la réduction de la ressource en eau puisqu’il pratique presque régulièrement le feu de brousse, le véritable ennemi de la végétation.
Les valeurs maximums de la précipitation annuelle sur les 6 stations (tableau 4) expliquent le passage cyclonique sur ces lieux. Le total pluviométrique maximum de Tuléar indique par exemple le passage du cyclone tropical Georgette qui atteint le Sud malgache du 22 au 30 Janvier 1968. Pendant ces 8 jours, la quantité de pluie recueillie sur la station de Tuléar est de 361,3mm, c’est plus que la moitié du maximum enregistré. De même pour Toamasina qui a subit les dégâts du cyclone tropical Hortense le 28 Janvier 1973, celui- ci lui apporte une augmentation rapide du total pluviométrique annuel [5]. Le passage du cyclone diversifie fortement les totaux pluviométriques surtout la cote Est.
L’homme et les phénomènes naturels tels que le cyclone peuvent donc produire des impacts sur la pluviométrie dans notre zone d’étude.
h)- La méthode suivante permet de vérifier si l’Ile toute entière subit le même changement climatique à la même période puisque on a supposé que les six stations d’étude peut couvrir l’ensemble de l’Ile. Précisons en fait que le dépassement de la valeur des cumuls vers un déficit ou un excédent par rapport à sa valeur moyenne détermine le passage d’un phénomène anormal.

La distribution statistique de la pluviométrie et le cumul de pluie mensuel

a)- Etant donnée l’analyse des cumuls annuels de pluie, on est tenté de savoir ce qui est caché derrière la distribution statistique de la pluviométrie. Dans ce cas notre donnée se transforme en donnée statistique de la pluviométrie (en mm) sans prendre en compte la date de chaque mesure. Pour cela, on divise la population statistique de la pluviométrie en 20 groupes selon leur quantité. Cette procédure est dans l’intérêt d’évaluer le nombre des événements (ou des jours) pluvieux en fonction de la pluviométrie dans une période de 30 ans.
La figure 17 met en évidence le nombre d’événements de chaque station au cours de 30 ans où la mesure de pluie appartient à une telle classe de précipitation. A partir de ceci on peut lire que le nombre d’événements décroît essentiellement tant que l’intervalle de mesures des précipitations augmente. De plus, rares sont les évènements dont les quantités de pluie dépassent 30mm dans les trois stations typiques. Ceci est normal car les forts abats n’arrivent que pendant la période cyclonique.
Cette figure reflète aussi qu’on a presque la sécheresse sur la station de Tuléar puisque le nombre maximum d’évènements pluvieux qu’elle en a depuis les 30ans n’est seulement qu’à peu près 600, soit moins de deux ans. Concernant la station de Toamasina, elle contient tous les 20 groupes de mesure et la probabilité d’avoir une telle quantité de pluie parmi ces 20 classes n’est pas nulle.
b)- Jusqu’à maintenant, aucune figure ne présente une structure satisfaisante des données pluviométriques, en effet on passe à l’étude des cumuls mensuels de la pluviométrie afin de découvrir un nouvel aspect de la pluviométrie en fonction du mois et aussi essayer de faire correspondre cet aspect à la réalité compte tenu de la théorie préliminaire.
Le cumul de pluie mensuel depuis 1961 à 1990 pour chacune des stations est donné par la figure 18. Pour cela, elle montre qu’on a une structure bi modale de courbe dans l’ensemble. Mais lorsqu’on individualise chaque station, on observe que la structure bi modale provient des totales de précipitations calculées sur Toamasina. Les deux autres stations restantes ne témoignent qu’une seule mode de variation annuelle. Cette variation uni modale est centrée le mois de décembre puisque dans l’hémisphère sud la période cyclonique commence le mois de novembre. Il nous faut donc un chevauchement des deux années successives pour avoir deux saisons complètes.
c)- On appelle jour de pluie le jour qu’on a relevé un taux pluviométrique supérieur ou égal à 0.1mm. En effet un autre type de distribution peut être formé à partir du nombre de jour de pluie. Le niveau mensuel du nombre de jour de pluie sera exprimé en rang des percentiles (divisant la population en 100 groupes) dans le but de repérer facilement la probabilité d’avoir « jour de pluie » par mois depuis 1961 à 1990.
Avec le nombre de jour de pluie, on peut aussi délimiter les deux types de saison, c’est-à-dire on a la saison sèche lorsqu’il pleut moins de 5 jours tous les mois et la saison pluvieuse plus de 5 jours de pluie tous les mois[5].
La figure19 est le même que la figure 18 mais l’unique différence c’est qu’ au lieu d’avoir le cumul de pluie sur l’axe vertical on a le nombre de jour de pluie. Effectivement, on a pu constater qu’ en premier lieu, on a toujours les mêmes observations que la figure 9 et en second lieu, le nombre de jour de pluie de la région centrale est élevé depuis Décembre –Avril comparé aux autres régions. Ceci s’explique peut être par un faible espacement des précipitations à intensité réduite de pluie sur les Hautes terres. Ainsi la figure 19 montre qu’on a 90% de chance d’avoir tous les jours pluvieux au dessous de la 80ème percentile. Elle confirme aussi les caractères beaucoup plus constants des pluies sur l’Est (représenté par les 9 mois pluvieux de Toamasina), plus saisonnier ailleurs (cas de Antananarivo qui est caractérisé par 6 mois secs et 6 mois pluvieux), ainsi que la sécheresse très accusée au Sud et au Sud-Ouest à l’exemple de Tuléar qui n’a que 3 mois pluvieux durant toute l’année c’est-à-dire plus de 150 jours de pluie pendant 30 ans.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
GENERALITES SUR LA PLUIE
I- LA CIRCULATION ATMOSPHERIQUE GENERALE
I-1.La circulation méridienne
I-2.La circulation zonale
II- ETUDE PLUVIOMETRIQUE
II-1.Les régimes pluviométriques
II-2.Régionalisation pluviométrique
II-3.Analyse spatiale de la pluviométrie
III- ANALYSES DES DONNEES PLUVIOMETRIQUES DEPUIS 1961-1990
III-1.Données utilisées
III-2.Présentation des stations utilisées
III-3.Etude basée sur le cumul pluviométrique
III-3.1.Le cumul annuel en moyenne de la pluie pour une série de 30 ans
III-3.2.Le cumul pluviométrique depuis 1961 à 1990
III-3.3.La distribution statistique de la pluviométrie et le cumul de pluie mensuelle
III-4.Analyse spectrale des données sur les précipitations journalières
III-5.Etude de la tendance du nombre de jours de pluie depuis 30 ans
SYNTHESES DES RESULTATS DES ANALYSES
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES

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