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Caractéristiques physiques et climatiques de la zone d’étude
Caractéristiques climatiques générales de la zone d’étude
Madagascar et Comores sont des îles du Sud-ouest de l’Océan Indien dont les régimes de temps sont principalement marqués par l’influence de perturbations tropicales (mousson, alizés et cyclones). Le climat est partagé en deux saisons : la saison chaude et pluvieuse (de Novembre à Avril), et la saison fraîche et sèche (de Mai à Octobre), avec une variabilité spatiale bien marquée [15 – 18].
Notre zone d’étude recouvre le Nord de Madagascar et les Comores. Elle est localisée entre les latitudes 10°S-17°S et les longitudes 42°E-52°E (Figure 1.1). Cette position dans l’océan indien est singulière par rapport aux autres parties de la grande île. En effet, elle se trouve à proximité ou au sein de la Zone de Convergence Intertropicale (ZCIT)6, là où se localise l’activité convective la plus importante et se forment les premières perturbations tropicales [20].
C’est donc une zone potentiellement bien arrosée. A titre de comparaison, le cumul annuel de pluies, en moyenne climatologique7 sur la période 1989-2013, est d’environ 2032 mm au Nord de Madagascar8, contre 1487 mm au Centre et 1202 mm au Sud de l’ile [19]. Les températures moyennes annuelles à 2m du sol y sont les plus élevées (24,6°C au Nord, contre 21,9°C au Centre, et 22,1°C au Sud). Cette variabilité spatiale a été déjà observée dans d’autres travaux, mais pour des périodes antérieures [15–17]. Les températures mensuelles sont assez homogènes à l’échelle saisonnière, variant en moyenne climatologique entre 22,6°C et 26°C au cours d’une année, soit une amplitude d’environ 4 °C. Par ailleurs, la zone d’étude possède la particularité d’être composée de plus de 72% de surface maritime contre environ moins de 30% de surface terrestre (les deux îles confondues). Ainsi, l’océan joue un rôle clé dans la variation du climat dans cette région et plus globalement dans la zone tropicale [20, 10].
Éléments de géographie de l’archipel des Comores [16, 18, 112, 113]
L’archipel des Comores est composé de quatre îles (Mayotte, Anjouan, Mohéli et Grande Comore), occupant une superficie totale de 2232 km2. Il est situé dans le canal de Mozambique entre l’Afrique orientale et Madagascar. Ces îles, d’origine volcanique, sont essentiellement formées de montagnes, qui surplombent des plaines côtières étroites, favorisant les pluies de types orographiques et de nombreux microclimats. Le sommet le plus élevé, le Kartala (2361 m) sur la Grande Comore, est un volcan toujours actif, et dont la dernière éruption s’est produite en 1977.
Le climat des Comores est de type tropical humide. La saison chaude (qui est aussi la saison des pluies), connaît une température moyenne de 27°C, les maxima varient entre 31 et 35°C et les minima oscillent autour de 23°C. La saison fraîche connaît des températures moyennes de 23 à 24°C. Les maximales sont autour de 28°C, et les températures minimales accusent une baisse de 4 à 5°C par rapport à celles de la saison chaude. La pluviométrie annuelle moyenne dépasse les 1000 mm sur l’ensemble des îles, et varie beaucoup avec l’altitude. En Grande Comore, elle varie de 1398 mm à 5888 mm, à Anjouan entre 1371 mm et 3000 mm, et à Mohéli entre 1187 mm à 3063 mm [18]. La position géographique des îles offre une grande facilité d’incursion d’air polaire austral, entrainant des précipitations en saison fraiche (hors régime de mousson). Ces contrastes pluviométriques sont observés à faible distance et s’expliquent (Ergo, 1984)[16] par le fait que les masses d’air tropicales, riches en vapeur d’eau, ne sont souvent que convectivement instables, surtout en saison fraîche, c’est à dire qu’elles ne deviennent génératrices de masses nuageuses et par la suite de précipitations que si elles subissent un soulèvement par la base, soulèvement dont le relief est un facteur permanent, mais pas forcément exclusif.
Les îles Comores ont été peuplées par des vagues de migrations du Golfe Persique et d’Afrique de l’Est, et se sont enrichies plus récemment d’échanges avec Madagascar. La population totale de l’archipel a été évaluée à 795 601 habitants en 2016 (selon le dernier recensement de la Banque mondiale), soit une densité de population de 427 habitants/km2 (sur les 3 îles) et un PIB par habitant de 775 $/an.
L’économie des Comores est dominée par l’agriculture, qui englobe 66,9% des emplois féminins et 51,2% des emplois masculins et ne couvre que 40% des besoins alimentaires du pays. La variabilité climatique est l’une des causes de la croissance négative de l’économie [112].
Éléments de géographie de Madagascar [12, 153]
Madagascar est la plus grande île du Sud-ouest de l’océan indien, entourée par les iles voisines, Maurice, Réunion, Seychelles et Comores. Elle est située au Sud-est de l’Afrique dont elle est séparée par le canal du Mozambique (large de 400 km). Elle couvre une superficie de 587 000 km2, avec 1580 km de longueur et 580 km de largeur. Le relief divise le pays en trois bandes, une bande côtière étroite à l’Est, des hauts plateaux au centre et une zone de plateaux plus bas et de plaines à l’Ouest. Le relief se révèle finalement très accidenté [12] :
– Un plateau central montagneux de 800 à 1200 m d’altitude (les hautes terres) domine l’île. D’origine volcanique, les montagnes culminent à 2876 m à Maromokotroka, dans le Tsaratanana au Nord. La chaine de l’Ankaratra, près de la ville d’Antananarivo, atteint 2643 m d’altitude.
– A l’Est, le terrain descend en pente raide vers une étroite bande côtière, bordées de lagunes, de marais et de collines basses, en bordure de l’océan indien.
– A l’Ouest, la plaine côtière bordant le canal de Mozambique est très vaste
– Le Nord du pays est composé de cuvettes et de plaines enchâssées dans des formations volcaniques, karstiques ou cristallines, et débouchant sur des deltas alluviaux.
– Le Sud, quant à lui, est essentiellement constitué d’une pénéplaine dont l’altitude varie entre 150 et 500 m
Le Climat du pays est dominé et régi par les alizés du Sud-est. La mousson du Nord-est est à l’origine des pluies violentes et orageuses qui s’abattent l’été sur les massifs du Nord. Les précipitations annuelles au Nord peuvent atteindre 3050 mm. Le climat peut être divisé en deux saisons : une saison chaude et pluvieuse de Novembre à Avril et une saison sèche de Mai à Octobre. On peut distinguer généralement quatre régions climatiques : la cote Est, la côte Ouest, la région centrale et l’extrême Sud :
– La côte Est est la région la plus arrosée de l’île. Elle est sous l’influence, toute l’année, des alizés du Sud-est. Les masses d’air y subissent une ascendance orographique sur les pentes montagneuses ; il s’ensuit de fortes précipitations. Celles-ci sont encore plus importantes durant l’été austral (Décembre-Janvier-Février) puisque les basses pressions associées à la ZCIT couplées aux cyclones qui se développent au Nord de l’île apportent un complément de pluie. Durant l’hiver austral, les alizés sont plus forts à cause des anticyclones centrés sur l’océan Indien ; en Septembre-Octobre, les précipitations sont plus faibles à cause de l’affaiblissement des alizés qui se produit avant la remontée de la ZCIT en Novembre-Décembre.
– La côte Ouest est durant l’hiver, sous l’influence des alizés du Sud-est, les masses d’air sont sèches, l’humidité ayant été déposée sur les versants Est de l’île.
– La région centrale est soumise aussi aux alizés du Sud-est, mais les précipitations sont faibles, les ascendances orographiques sont peu importantes et la couche d’air humide est peu épaisse. Les précipitations les plus importantes se produisent durant l’été austral, quand la ZCIT atteint ses latitudes les plus basses. Dépendamment de l’exposition et de l’altitude des points considérés, les moyennes annuelles sont comprises entre 1000 et 2000 mm.
– Enfin, l’extrême Sud de l’île est une région semi-aride où la moyenne annuelle des précipitations est inférieure à 400 mm. Certains auteurs considèrent que cette région ne fait pas partie du domaine tropical, arguant le fait que les températures de surface océanique hivernales observées soient inférieures à 18°C [150].
La population de Madagascar est estimée à 24,89 million selon le dernier recensement de la Banque mondiale en 2016, soit une densité globale de la population de 42,4 habitants au km2, les Hautes Terres étant plus densément peuplées que les côtes. Le taux de croissance démographique naturelle atteignait une valeur annuelle de 2,72% pour l’année 2016. Le Produit Intérieur Brut par habitant est estimé 401,32 $/an, d’après la Banque mondiale. Le secteur agricole occupe 80% (en 2014) de la population active, mais ne représentait que 30% du PIB (« Etat des lieux du développement de l’Agriculture à Madagascar, Jean R. E. Rasoarahona, 2014 »). Le relief montagneux et l’érosion dramatique des sols réduisent les surfaces cultivables à 5,1% de la superficie totale. L’agriculture est très tributaire des conditions climatiques. Les principales cultures sont : le riz, le manioc, les haricots, le maïs, les patates douces, les pommes de terre, … etc.
Présentation des données et matériels de l’étude
Présentation de la base de données et des matériels
Les données de cette étude sont, pour la plupart, issues de l’expérience ERA-interim de l’agence européenne ECMWF (pour « European Centre for Medium range Weather Forecasts ») [21]. Les données OLR (Outgoing Longwave Radiation ou flux de radiation infrarouge en français) sont, quant à elles, issues de l’agence américaine NOAA (pour
« National Oceanic and Atmospheric Administration ») [22]. Les données sont des ré-analyses9 journalières, décrites dans le Tableau 1.1 (confère Annexe A pour la représentation graphique des signaux). Elles ont été recueillies par des satellites artificiels capables d’obtenir des informations de chaque point de la planète défini sur une grille spatiale. L’avantage des données satellites réside dans leur fiabilité temporelle (absence de données manquantes, homogénéité, …), et dans leur grande couverture spatiale ; ce qui permet une facilitation dans l’étude de la dynamique spatiale des phénomènes. Toutefois, les capteurs infrarouge thermique des satellites ne fournissent pas des données suffisamment précises, notamment lorsque la zone étudiée est couverte de nuages bas et/ou que l’atmosphère contient une quantité importante de poussières et d’aérosols. Les satellites sont également tributaires des limites technologiques. Ainsi les données recueillies au sol deviennent indispensables quand on veut par exemple étudier des phénomènes climatiques locaux, à de petites échelles spatiales. A ce propos, une étude succincte sur la validation des données de l’ECMWF est mentionnée à l’Annexe F.
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