La pluviometrie et la circulation du vent

Madagascar est situé entre les latitudes 12°S et 25°S. L’île est découpée en cinq régions climatiques et deux types de climats très distincts. Bien qu’elle soit dotée d’un climat essentiellement tropical, son climat varie considérablement d’une région à l’autre et d’une saison à l’autre. On y observe différents microclimats : généralement, le climat de Madagascar est rythmé par l’alternance des saisons sèches en hiver austral (de avril à octobre) et humide en été austral (de novembre à mars), présentant de grandes différences régionales. Pour étudier le climat d’une région, nous avons recours à la climatologie. De nombreux microclimats ont pu être mis en évidence par les relevés météorologiques. Par définition, La climatologie est une étude scientifique du climat dans une région particulière ; elle se fait, entre autres, par observations et relevés des paramètres physiques comme la température, la précipitation et la vitesse du vent.

LA PRECIPITATION 

Moteurs de notre planète, les précipitations apportent l’eau nécessaire à la vie sur terre; d’autre part, elles peuvent entraîner des inondations plus ou moins mortelles. Une étude des précipitations s’impose sur ce travail; avec une définition générale des précipitations puis les différents types de précipitations et leurs moyens de prévisions à chacune.

DEFINITION

En météorologie, le terme précipitation désigne des cristaux de glace ou des gouttelettes d’eau qui, ayant été soumis à des processus de condensation et d’agrégation à l’intérieur des nuages, sont devenus trop lourds pour demeurer en suspension dans l’atmosphère et tombent au sol.

MECANISME DE LA PRECIPITATION 

La formation des précipitations nécessite la condensation de la vapeur d’eau atmosphérique. La saturation est une condition essentielle à tout déclenchement de la condensation.

Divers processus thermodynamiques sont susceptibles de réaliser la saturation des particules atmosphériques initialement non saturées et provoquer leur condensation :
❖ Saturation et condensation par refroidissement isobare (à pression constante)
❖ Saturation et condensation par détente adiabatique
❖ Saturation et condensation par apport de vapeur d’eau
❖ Saturation par mélange et par turbulence .

La saturation n’est cependant pas une condition suffisante à la condensation ; cette dernière requiert également la présence de noyaux de condensation (impuretés en suspension dans l’atmosphère d’origines variées – suie volcanique, cristaux de sable, cristaux de sel marin, combustions industrielles, pollution) autour desquels les gouttes ou les cristaux se forment. Lorsque les deux conditions sont réunies, la condensation intervient sur les noyaux ; il y a alors apparition de gouttelettes microscopiques qui grossissent à mesure que se poursuit l’ascendance, celle-ci étant le plus souvent la cause génératrice de la saturation. Les noyaux de condensation jouent en effet un rôle de catalyseur pour la formation de gouttelettes d’eau.

TYPE DE LA PRECIPITATION

PRECIPITATION CONVECTIVES

Elles résultent d’une ascension rapide de masses d’air dans l’atmosphère. Elles sont associées aux cumulus et cumulo-nimbus, à développement vertical important, et sont donc générées par le processus de Bergeron. Les précipitations résultantes de ce processus sont en général orageuses, de courte durée (moins d’une heure), de forte intensité et de faible extension spatiale.

PRECIPITACTION OROGRAPHIQUE 

Ce type de précipitations résulte de la rencontre entre une masse d’air chaude et humide et une barrière topographique particulière. Par conséquent, ce type de précipitations n’est pas « spatialement mobile » et se produit souvent au niveau de massifs montagneux. Les caractéristiques des précipitations orographiques dépendent de l’altitude, de la pente et de son orientation, mais aussi de la distance séparant l’origine de la masse d’air chaud du lieu de soulèvement. En général, elles présentent une intensité et une fréquence assez régulières.

PRECIPITATION FRONTALES

Elles sont associées aux surfaces de contact entre deux masses d’air de température, de gradient thermique vertical, d’humidité et de vitesse de déplacement différents, que l’on nomme « fronts ». Les fronts froids (une masse d’air froide pénètre dans une région chaude) créent des précipitations brèves, peu étendues et intenses. Du fait d’une faible pente du front, les fronts chauds (une masse d’air chaude pénètre dans une région occupée par une masse d’air plus froide) génèrent des précipitations longues, étendues, mais peu intenses.

MESURES DE LA PRECIPITATIONS

Les différents instruments permettent à mesurer la précipitation. Citons toutefois les deux appareils de mesures fondamentaux que sont :
• Le pluviomètre : instrument de base de la mesure des précipitations liquides ou solides. Il indique la quantité d’eau totale précipitée et recueillie à l’intérieur d’une surface calibrée dans un intervalle de temps séparant deux relevés. [1] [3]
• Le pluviographe : instrument captant la précipitation de la même manière que le pluviomètre mais avec un dispositif permettant de connaître, outre la hauteur d’eau totale, leur répartition dans le temps, autrement dit les intensités.

LA PLUIE

La pluie est une précipitation tombant d’un nuage sous forme de gouttes d’eau. L’ordre de grandeur du diamètre des gouttes de pluie est de 2 mm ; mais suivant la nature et les conditions des chutes de pluie, la moyenne de ce diamètre et sa répartition autour de cette moyenne peuvent être très variables.

FORMATION DE LA PLUIE
La pluie se forme de la façon suivante : Les cristaux de glaces situés au sommet du nuage tombent à cause de leur masse et des turbulences incapables de les retenir ; dans leur chute, ils rencontrent de l’air chaud et des gouttes sur fondues : c’est l’effet de coalescence ou de captation.

Du coup, la vitesse de chute des gouttes s’accélèrent ; d’où les averses de pluie (fortes précipitations de courtes durées) que nous pouvons rencontrer. De temps en temps, il peut se produire de la pluie dite verglaçante l’hiver en raison de l’air froid et sec situé au sol ; l’été nous avons aussi des sols glissants avec l’arrivée de la pluie sur une surface chaude et sèche ; ce phénomène est appelé verglas d’été.
N.B : La taille d’une goutte de pluie varie de 0,5 mm à 3,5 mm et peut tomber jusqu’à 30 km / h Lorsqu’il y a beaucoup de noyaux de condensation dans l’atmosphère, les gouttes de pluie sont si petites qu’elles ne retombent pas sur Terre : ensemencement excédentaire. La prévision de la pluie n’est pas difficile puisque fréquente et pour cause : il suffit d’avoir une température ambiante assez élevé (supérieure à 2 °C) et prévoir l’arrivée d’un front chaud.

MESURE DE LA QUANTITE DE PLUIE
La mesure de la pluie, appelée pluviométrie, se fait avec un simple appareil nommé pluviomètre. Cette mesure correspond à la hauteur d’eau recueillie sur une surface plane ; elle s’exprime en millimètres, et parfois en litres par mètres carré (1 l/m2 = 1 mm). En station météo, cette mesure est faite quotidiennement. Les pluies se caractérisent aussi par leur durée et leur fréquence tout au long de l’année. Pour comparer la pluviosité de régions géographiques différentes, on utilise un cumul annuel de la quantité de pluie ; on l’exprime alors en millimètres par an (par exemple, environ 2500 mm/an en forêt tropicale humide, moins de 200 mm/an dans une zone désertique).

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Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
PREMIERE PARTIE : GENERALITE SUR CLIMATOLOGIE
I. LA PRECIPITATION
I.1 Définition
I.2 Mécanisme de la précipitation
I.3 Type de la précipitation
I.4 Mesures de la précipitations
I.5 La pluie
II. Généralité sur le vent
II.1 Définition
II.2 Type de vent
II.3. Principe système de vent
II.4 La force de coriolis
II.4.1 Définition
II.4.2 Effet de la force de coriolis
DEUXIEME PARTIE: METHODOLOGIE
STATISTIQUE APPLIQUEE A LA CLIMATOLOGIE
III. Analyse des données
III.1 Les indices descriptifs
III.1.1 Indices de tendances centrales
III.1.2 Indices de dispersions
III.1.3 Indices de dépendances
III.1.4 Stationnarité d’un processus
III.1.5 Coéfficient de corrélation
III.2 Analyse en Composantes Principales
III.2.1 Objectifs
III.2.2 Tableau de donnees
III.2.3 Méthode
III.2.4 Matrice de corrélation
III.2.5 Valeur propre des composantes principales
III.2.6 Analyse des points individus i de Nj(I) dans Rp
III.2.6.1 Le centre de gravité G de ce nuage a pour j-ème coordonnée
III.2.6.2 La distance entre deux points de Nj(I) d’écrit dans Rp
III.2.6.3 La distance d’un point de i au centre de gravité G du nuage Nj(I) vaut
III.2.6.4 L’inertie d’un point i par rapport au centre de gravité
III.2.6.5 Les facteurs et axes factoriels-Coordonnées des observations dans l’espace factoriel
III.2.7 Analyse des points variables
III.2.8 Choix du nombre d’axes
III.2.9 Critère de Kaiser
IV Analyse spectrale
IV-1 Transformation de Fourier Rapide (FFT : Fast Fourier Transform)
IV-2 Méthode Maximum d’Entropie (MEM: Maximum Entropy Method)
IV .2.1 Entropie en analyse spectrale
IV.2.2 Modèle autorégressif (AR)
IV.2.2.1 Méthode de Burg
TROISIEME PARTIE: RESULTATS ET INTERPRETATION
V.1 Localisation de la zone d’etude
V.2 Présentation de donnée
V.3 Moyenne et périodicite de la pluie
V.4 Détermination de la position maximale de la pluie
V.5 Analyse en composante principal de la pluie
V.5.1 Présentation de donnée de la pluie
V.5.2 Moyenne et écart type
V.5.3 Matrice de corrélation
V.5.4 Valeur propre, Variance (%) et Cumule (%)
V.5.5 Choix du nombre d’axes à retenir
V.5.6 Graphes sur le plan factoriel
V.6 Analyse par méthode d’entropie maximum
V.6.1 Etude de la pluie journalière
VI. Resultat sur le vent zonal à 850hPa
VI.1. Moyenne mensuelle
VI.2 Analyse en composante principale du vent zonal
VI.2.1 Presentation de donnee
VI.2.2 Moyenne et ecart type
VI.2.3 Matrice de correlation
VI.2.4 Valeur propre et variance
VI.2.5 Choix du nombre d’axes a retenir
VI.2.6 Graphes sur le plan factoriel (1,2) de la vitesse du vent
VI.3 Méthode maximum d’entropie
VI.4 Etude journaliere sur le vent zonal à 850hPa
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE

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