L’humidité ou la vapeur d’eau à travers la notion d’eau précipitable 

LES EVENEMENTS MARQUANT LA SAISON DE « HEUG » DE JANVIER 2002

Dans ce chapitre on a voulu se focaliser sur l’année 2002 qui a connu des événements très particuliers surtout la période allant du 07 au 13 Janvier 2002.
Les précipitations des zones océaniques peuvent parfois influer sur les régions côtières. Celles-ci sont causées par les anomalies de la température de la surface de la mer. Il s’agit de la présence d’eau chaude de surface pendant l’hiver qui se traduit par des anomalies positives. Le réchauffement de ces eaux favorise l’évaporation. Cette évaporation conditionne donc la formation de nuages et ainsi les chutes de précipitations. Un réchauffement local de l’atmosphère est ainsi provoqué par ces eaux chaudes. Ce réchauffement se traduit par une convection locale et une convergence dynamique des vents dans les basses couches (Gill, 1980). Il existe un gradient de température de la surface de la mer (TSM) le long de la côte sénégalo-mauritanienne avec une décroissance méridienne dans le sens Sud-nord. Ce gradient favorise le déplacement d’amas nuageux vers le continent, moins chaud que l’océan, sous l’influence du Jet Subtropical (JST). Une instabilité produite à partir de ces convections pourrait donc être à l’origine de ces pluies à travers un double transfert d’énergie renforcé par le JST sous l’action de l’anomalie positive sur la TSM. Le premier transfert est celui de l’énergie cinétique avec les cisaillements verticaux de basses couches (couches de convergence des vents) vers les hautes couches (couches de divergence des vents). L’intensité de ces cisaillements est due à l’irrégularité de l’évolution du vent thermique suite à la perturbation en altitude du gradient de la température. Ceci avec le système convectif de la circulation de Hadley qui renforce le JST. A coté de cette analyse thermodynamique explicite des advections froides comme causes des pluies de « Mangue ». Il existe un autre transfert par les chaleurs latente et sensible des basses couches vers les hautes couches (Gaye, 1994).

L’humidité ou la vapeur d’eau à travers la notion d’eau précipitable 

L’eau précipitable est la masse de vapeur d’eau contenue dans un cylindre atmosphérique de section unité. Par convention 1 cm d’eau précipitable représente 1 g.cm-2 de vapeur d’eau. La définition exacte que l’on recueillerait si on condensait sur une surface horizontale toute la vapeur d’eau de cette couche (hydrosciences).Il n’existe pas vraiment de relation directe entre l’eau précipitable et l’eau précipitée, que ce soit à l’échelle globale ou à l’échelle régionale.
Toutefois, il est possible d’associer une hauteur d’eau précipitable importante avec une forte épaisseur de la couche de mousson. Autrement dit, le maximum d’eau précipitable marque un potentiel pluvieux. Lorsqu’on observe un fort gradient d’eau précipitable, on est face à une structure favorable à la convection.
Cette eau précipitable est concentrée dans les premiers 2 Kilomètres au dessus du niveau de la mer mais à partir de 12 Kilomètres la quantité de vapeur d’eau précipitable est inexistante. Du point de vue variation journalière, elle peut être constante mais connait deux cas de fluctuation, aux premières heures du matin et aux dernières heures de l’après midi. Cette supériorité au coucher et au lever du soleil a comme préambule l’augmentation de la température en surface pendant le jour qui conduit à une forte augmentation de la vapeur d’eau.
On a assisté le jour du 08 janvier à une quantité d’eau précipitable au dessus du Sénégal de 20 à 25 kg/m². Une augmentation importante et subite de cette quantité se présente le 09 janvierau dessus de cette zone avec des valeurs allant de 27,5 et 42,5 kg/m². C’est le jour du 10 janvier où on a enregistré la quantité d’eau précipitable la plus importante avec 52,5 kg/m² sur l’étendue du territoire sénégalais. C’est le jour du 11 qu’on a commencé à observer une baisse avec des valeurs allant de 37,5 kg/m² au Nord à 47,5 kg/m² au Sud. Cette baisse s’est accentuée donc le jour du 12 janvier avec des valeurs allant du Nord au Sud de 27,5 à 37,5 kg/m².
Dés la journée du 09 janvier, d’après les images Satellites (Fig. 10), on a observé une importante vague de nuage intéressant une bonne partie de l’Afrique Occidentale. Celle-ci découle d’une invasion d’air polaire en provenance du pole nord jusqu’à nos latitudes, le mettant en contact, avec une masse d’air chaude et humide en provenance de l’équateur.
L’eau précipitable s’accumule au dessus de cette zone, en provenant du Sud et intéresse le Nord à partir du 09 jusqu’au 11 janvier où nous avons connu des manifestations pluvieuses.
La température dans cette zone a subi les mêmes caractères que les autres paramètres tout en baissant fortement du sud vers le nord et cette baisse a intéressé tout le Sénégal. La journée du 07 comme normale, la température était de 21 à 26˚C respectivement allant du Nord-ouest au Sud-est du pays. Et celle-ci s’est abstenue avec une augmentation du minimum dans le pays avec 22,5 à 26˚C le jour du 08, pour donner le 09 Janvier une température de 24,5 à 26,5˚C.
Et c’est le 11 qu’on est passé de 24 à 25,5˚C, période où on a connu un potentiel d’eau précipitable assez important. Celle-ci s’est conservée le 12 et le jour du 13 Janvier avant de commencer à donner de la pluie.

L’étude de la situation de Heug du 10 Janvier 2002 à Dakar 

Le jour du 10 Janvier a été un cas bien particulier dans l’enregistrement de bonne quantité de pluies. Celles-ci sont plus fortement localisées dans la partie Nord du pays avec des apports de précipitations sans précédent en comparaison avec la saison dite non pluvieuse elle-même et par rapport à la normale des trente années (1981-2010) des pluies hors saison (4,22 mm). Le cumul le moins important parmi ces stations constitue même le double de la normale avec Ranérou qui a observé 10,8 mm ; ensuite la station de Matam avec 11,8 mm. Ces cumuls se sont vraiment intensifiés au niveau des stations de Linguère avec 19 mm ; Louga avec 20 mm ; Saint-Louis avec 28,4 mm et enfin Podor qui a multiplié par 7 (sept) son cumul par rapport à la Normale avec 35,7 mm.
Une bonne observation de l’image satellite nous montre nettement une circulation des vents à 500 mb le jour du 10 janvier (Fig. 13.a) assez soutenue sur une bonne partie de notre zone d’étude, le Sénégal. A ce niveau, les vents sont d’ouest nous provenant de l’Océan Atlantique ayant forcément trait à des caractéristiques d’humidité et de vitesse assez soutenue. Nous constatons le maximum de vitesse juste au Nord-ouest de notre pays sur l’Atlantique avec 33 m/s. Cette situation va forcément influencer sur notre zone. Ainsi dans sa partie Nord-nordouest, nous avons des vents allant de 22,5 à 30 m/s ; au Centre et un peu vers l’Est, circulent des vents allant de 19,5 à 22,5 m/s et enfin à l’extrême sud, se déplacent des vents avec des vitesses inférieures à 19,5 m/s. La circulation de ces flux atmosphériques va nécessairement contribuer sur la masse nuageuse. Ainsi le passage de ces nuages assez froids en contact avec le flux équatorial d’air chaud et humide favorise des zones potentiellement pluvieuses.
Les valeurs élevées de la quantité de vapeur d’eau précipitable (QVEP) sont observées sur les régions équatoriales et peuvent atteindre 7 g/cm2; ces grandes valeurs sont causées par l’élévation de la température de surface dans ces régions et aussi la présence des sources d’eau à la surface (Jin et King, 2005). Des faibles quantités de vapeur d’eau sont observées sur les régions sahariennes et leurs voisinages (1 g/cm2) à cause de la faible quantité d’eau présente dans ces régions et aussi les températures très élevées qui ne favorisent pas la maintenance de la vapeur d’eau dans l’atmosphère. Les régions froides et les régions montagneuses ont un minimum de QVEP (inférieur à 0,2 g/cm2) à cause des basses températures.
Une tendance saisonnière de la quantité de vapeur d’eau est bien observée à l’échelle globale de la planète. En Janvier les régions de l’hémisphère nord observent des faibles QVEP à cause des faibles températures qui règnent dans ces régions. Durant cette période de l’année les valeurs de la QVEP sont inférieures à 0,5 g/cm 2. Les valeurs maximales sont centrées au Sud de l’hémisphère et sont reliées à la variation saisonnière de l’illumination solaire (Jin et King, 2005). Les valeurs de la QVEP au dessus des régions africaines et américaines situées au dessus de l’équateur varient entre 1,5 g/cm2en hiver et en automne, et 4 g/cm2 en été pour la région de l’Amérique et 2 g/cm2 en Afrique.
Les deux premiers kilomètres de la troposphère renferment communément la moitié de la vapeur d’eau. Les trois quarts d’eau atmosphérique se concentrent dans les quatre premiers kilomètres. Par conséquent le calcul de l’eau précipitable exige la connaissance précise de la distribution verticale comme un indicateur d’humidité. Des informations recueillies par radiosondage s’avèrent donc nécessaires d’où l’heure des satellites météorologiques. Cette technique reste à ce jour un emploi universel. Elle précise la répartition verticale de trois paramètres pression, température et humidité de l’air (Trzpit, 1980). L’eau atmosphérique, en concentration variable, joue un rôle climatique primordial. Naturellement, ce trait n’a pas échappé aux géographes. Ainsi son potentiel s’explique, de manière sommaire et en premier lieu, par l’opposition entre l’air humide et celui sec en altitude. En deuxième lieu, l’explication est plus simple et corrélée avec la présence de Mousson qui signifie une forte présence d’air humide. Cependant l’approche banale, qu’on a sur l’air sec ayant un potentiel d’eau faible et l’air humide qui en engorge une forte intensité, peut cacher des dessous. Il apparait donc le rôle important et assez probant de la circulation atmosphérique avec l’activité cyclonique.

Conditions atmosphériques à la station de Dakar-Yoff

Les caractéristiques des pluies hors saison du 10 Janvier 2002 à la station de DakarYoff 

L’observation des cumuls du 10 Janvier 2002 à la station de Dakar-Yoff nous montre bien qu’il y’a eu des précipitations sur une durée de 12 (douze) heures de temps entre 00h 30 comme heure de début et 12h 30 à l’heure de sa fin. La durée ne corrèle pas cependant avec la quantité observée dans cet intervalle de temps (25,2 mm). Elle montre une des caractéristiques des pluies de « mangue » qui peut s’abattre pendant presque toute une journée avec une intensité faible. Ceci justifie donc son influence sur l’état humide des basses couches et au sol ainsi que des dégâts qui pourraient se résumer de cette constance humide de l’air pour certains matériaux ou êtres vivants durant une saison à caractère sec.

Analyse de la vitesse du vent du 10 Janvier 2002 à la station de Dakar-Yoff 

Cette figure est faite à partir de la combinaison de l’évolution de deux paramètres météorologiques à savoir le vent et les cumuls de pluie à intervalle horaire enregistrés au sol le jour du 10 Janvier. L’évolution du vent de ce jour montre un profil à dents de scie avec un vent plus faible dans les premières 12 heures que celui des 12 heures qui suivent étant plus soutenu. La vitesse moyenne de ce jour à la station de Dakar-Yoff est de 4,5 m/s avec un maximum de 6 m/s enregistré juste après la fin de la perturbation. Ce maximum concède un décalage par rapport à celui du cumul horaire (5,2 mm) qui s’est produit à 9 heures. De 00h 00 à 5h 00, on a un champ de vent à 4 m/s sauf à trois (3) heures avec une vitesse de 3m/s.
Le vent augmente de vitesse de six (6) heures à treize (13) heures avec une moyenne de cinq (5) m/s excepté à dix (10) heures avec une vitesse de quatre (4) m/s. A partir de quatorze (14) heures, le vent devient plus soutenu avec une moyenne de six (6) m/s (maximum journalier) avant de chuter de cinq (5) m/s à dix sept (17) heures puis de quatre (4) m/s à dix huit (18) heures avant de revenir à cinq (5) m/s dans les deux heures qui suivent (19h 00 et 20h 00). Ce rythme baisse de vingt huit (21) à vingt trois (23) heures avec quatre (4) m/s avant de revenir à cinq (5) m/s à vingt quatre (24) heures. Le constat qu’on fait à partir de cette démarche permet d’en déduire que les vents ont été plus soutenus après les perturbations. Mais n’empêche, quelques heures après ils reviennent à la baisse et enregistrent des valeurs plus ou moins égales par rapport à la situation de départ, c’est- à-dire à 00h 00.

Analyse de la fréquence de la direction du vent du 10 Janvier 2002 à la station de Dakar-Yoff

Durant la saison sèche, les mouvements zonaux sont plus importants que ceux du mouvement méridien (Gaye, 1994). Cette dynamique s’expliquerait par la prédominance d’une circulation zonale de type Walker pendant cette saison.Dans ce cas de figure, nous avons des champs de vents dominants d’origine Est le jour du 10 Janvier à la station de Dakar-Yoff. La fréquence de la direction des vents montre aussi des cas rares d’origine Est-sud-est et Est-nord-est. La direction du champ de vent de ce jour montre donc que leur ultime origine dans cette région était du coté Est.
Cette figure est faite à partir de la combinaison de l’évolution de deux paramètres météorologiques à savoir la pression et les cumuls à intervalle horaire enregistrés au sol le jour du 10 Janvier. L’évolution de la pression de ce jour montre un profil avec une variation dans le temps de deux creux barométriques et deux champs de hautes pressions. Les valeurs minimale et maximale se trouvent dans la deuxième moitié de ce jour après donc le passage de la perturbation avec respectivement 1016 hPa et 1021,5 hPa. Le premier creux barométrique se manifeste à partir de 00h 00 avec 1017,8 hPa jusqu’à 1016,9 hPa à trois (3) heures avant de remonter jusqu’au premier champ de hautes pression avec 1020,4 hPa à midi. L’évolution barométrique connaitra encore sa seconde baisse à dix huit (18) heures avec le minimum principal (1016 hPa). C’est à partir de ce minimum donc que la pression va évoluer jusqu’à la valeur maximale avec 1021,5 à vingt quatre (24) heures. A partir de cette combinaison donc nous en déduirons que la pression est plus faible au passage de ces pluies de heug mais augmente juste après pour ensuite baisser.

Analyse des données horaires de la température du 10 Janvier 2002 à la station de Dakar-Yoff

Cette figure montre l’évolution simultanée de la température et des précipitations à intervalle horaire enregistrées au sol le jour du 10 Janvier. La température moyenne enregistrée en cette journée du 10 Janvier est de 19,05 °C. L’évolution du profil donne des températures comprises entre 19,7 °C et 20,1 °C de 00h 00 à huit (8) heures. C’est à partir de neuf (9) heures que les valeurs ont chuté jusqu’à douze (12) et treize (13) heures avec 18 °C avant de remonter à 19,5 °C à seize (16) heures, valeur qui ne sera pas dépassée pour le reste de la journée.
L’analyse faite à partir de ces deux paramètres, nous montre que la température baisse à la fin de ces perturbations de heug et ces dernières vont continuer à influencer sur les valeurs thermiques le reste de la journée.