Variabilité basse fréquence des précipitations sur ... · Rapport de stage Juin 2002 ... sØparØs par la topographie ... de basse couche de la SASM est issu du Nord-Ouest de l™Afrique

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DEA d'OCEANOLOGIE, METEOROLOGIE, ENVIRONNEMENTRapport de stage

Juin 2002

Florence Lafon

Cuenca del Plata

Cuenca del PlataCuenca del Plata

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Variabilité basse fréquence des précipitationssur Cuenca del Plata

Directeur de stage : Jean-Philippe Boulanger

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TABLE DES MATIERES

Table des matieres.........................................................................................................3Introduction...................................................................................................................4I. Climatologie moyenne de la Cuenca .....................................................................6

1. Cycle saisonnier des précipitations sur l�Amérique du Sud.................................62. Etude particulière de la région de la Cuenca.......................................................9

II. Les modes de variabilité basse fréquence des précipitations sur la Cuenca ..........131. Données utilisées .............................................................................................132. Préparation des données...................................................................................133. Analyse en composantes principales ................................................................13

III. Variabilite interannuelle : mode 1 .......................................................................16IV. Variabilite long terme : mode 2...........................................................................20V. Analyse du mode 3 .............................................................................................26Conclusion ..................................................................................................................33Perspectives ................................................................................................................34Bibliographie...............................................................................................................35Remerciements............................................................................................................36

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INTRODUCTION

Cuenca del Plata est le deuxième plus grand bassin versant d�Amérique du Sud, avecune superficie 3,6.106 km2. Il s�étend sur l�Argentine, la Bolivie, le Chili, le Paraguay etl�Uruguay. Il abrite la moitié de la population totale de ces cinq pays et fournit environ70% de leur produit national brut. Le bassin est divisé en deux sous-bassins principauxséparés par la topographie (Figure 1). Le bassin nord-ouest, nettement plus étendu, esttraversé par les fleuves Parana et Paraguay et comprend la région inondable duPantanal, tandis que la bassin sud-est est traversé par le fleuve Uruguay. Les débits deces fleuves connaissent d�importantes variations, avec risques de d�inondations. Unegrande partie de l�activité économique repose sur l�agriculture et la productiond�hydroélectricité. La compréhension des mécanismes de la variabilité climatique, ainsique de ses répercussions sur les ressources en eau représente donc un enjeu majeur pourla région et un objectif prioritaire pour la communauté scientifique VAMOS-CLIVAR.

Figure 1 : Représentation des deux sous-bassins constituant la Cuenca del Plata avec en surligné(gauche) les différents pays couverts par le bassin et (droite) les différentes rivières.

L�objectif de notre travail est de caractériser les principaux modes de variabilité bassefréquence des précipitations sur la région Cuenca del Plata et d�identifier destéléconnexions atmosphériques ou océaniques. Nous utilisons la méthode dedécomposition en fonction empiriques orthogonales (EOF). Notre étude permet d�isolertrois modes principaux, associés à des échelles temporelles distinctes, interannuelle,décennale et tendance de long terme.

Le plan de l�étude est le suivant . Dans le premier chapitre, nous nous attachons àdécrire la climatologie moyenne, marquée par un cycle saisonnier prononcé. Dans ledeuxième chapitre, nous présentons les données utilisées et les trois modes retenus. Lestrois chapitres suivants sont consacrés à l�analyse de chacun d�entre eux ; ilscomprennent une partie descriptive et une partie suivie d�une discussion sur lesmécanismes. L�étude est faite sur la région comprise entre 40°W et 70°W, 10°S et 40°S,qui recouvre Cuenca del Plata. Bien que les frontières du bassin ne coïncident pasexactement avec les contours de la zone d�étude, nous confondons les deux régions sous

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l�appellation « la Cuenca ». Par ailleurs, nous adoptons pour les saisons la conventionaustrale.

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I. CLIMATOLOGIE MOYENNE DE LA CUENCA

1. Cycle saisonnier des précipitations sur l�Amérique du sud

Le climat de l�Amérique du Sud tropicale et subtropicale est marqué par un cycleannuel de précipitations prononcé et régulier. La majeure partie des régions du centre ducontinent (entre 10°S et 40°S) reçoivent plus de la moitié de leur précipitationsannuelles durant l�été austral (DJF). Au contraire, l�hiver austral (JJA) est la saisonsèche. Sur le Nord-est du Brésil et l�Atlantique équatorial, la saison de plus fortes pluiesest l�automne austral (MAM). En revanche, plusieurs parties de l�Amérique du Sud,comme la Colombie, le Sud du Venezuela, le Nord-Ouest du Brésil et certaines régionsdu Sud du continent n�ont pas de saison des pluies bien définie. [Zhou et Lau,2001 ;VAMOS group, 1998]

L�arrivée progressive de la saison des pluies sur les régions tropicales et subtropicalesdu continent est illustrée par la figure I.1, extraite d�un article de Zhou et Lau (2001).Nous la complétons par la figure I.2 qui représente l�évolution mois par mois desprécipitations sur le continent.

Du printemps austral à l�été, une zone de fortes précipitations associées à d�importantsmouvements de convection s�étend depuis le Nord-Ouest équatorial jusqu�au Sud-Estsubtropical. Elle atteint sa position la plus Sud au mois de janvier. Ce mouvementcorrespond au développement de la mousson d�été sud-américaine (SASM), mise enévidence par Zhou et Lau (1998). La SASM est un élément important du climat desrégions subtropicales de l�Amérique du Sud, auxquelles nous nous intéressonsparticulièrement dans cette étude.

Avant de décrire plus en détail l�évolution temporelle de la SASM, revenons sur deuxdéfinitions importantes :

• La zone de convergence intertropicale (ITCZ) est la zone où convergent lesalizés de Nord et de Sud, engendrés respectivement par les brancheséquatoriales des anticyclones de l�Atlantique nord et sud. Elle se déplace demanière saisonnière entre les positions extrêmes de 10°N(JJA) et 5°S(MAM).

• La zone de convergence de l�Atlantique sud (SACZ) correspond au lieu derencontre entre d�une part, le jet de basse couche dirigé vers le pôle sud enpériphérie de l�anticyclone de l�Atlantique sud, d�autre part le jet subtropicalassocié à l�anticyclone du Pacifique sud, qui traverse le continent d�Ouest enEst. Elle se développe sur un axe Nord-Ouest, Sud-Est dans une régiondéfinie approximativement entre 20°S et 40°S, 20°W et 50°W [Barreiro etChang, 2001].

L�ITCZ et la SACZ sont des zones de forte convection associées à d�intensesprécipitations. Elles existent tout au long de l�année, mais leur niveau d�activité diffèrelargement d�une saison à l�autre.

La figure I.1 met en évidence l�évolution des positions relatives de l�ITCZ et de larégion de fortes précipitations associée à la mousson. Parallèlement à l�avancée desprécipitations, on observe de septembre à janvier le déplacement vers le sud beaucoup

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plus lent de l�ITCZ. Au plus fort de la saison des pluies, durant l�été austral, l�axe demaximum des précipitations vient coïncider avec la SACZ qui est à son plus haut degréd�activité. A cette époque, l�ITCZ est encore loin au Nord, au large de la côte est duBrésil. Au début de l�automne austral, la SASM entame son mouvement de retrait versl�équateur, tandis que l�ITCZ continue sa progression vers le Sud. Les deux zones deconvection coïncident alors sur le Nord-Est du continent, entraînant le maximum annuelde précipitations sur la région. On retrouve les deux types de régimes de précipitationsannoncés en début de chapitre : sur le Nordeste, un cycle annuel dominé par ledéplacement méridien de l�ITCZ, avec une saison des pluies en automne austral et sur leSud-Est subtropical, une saison des pluies en été amenée par la SASM. Compte tenu de

notre région d�intérêt, nous nous intéresserons particulièrement au second régime dansce qui suit.

Figure I.1: Migration de la moyenne mensuelle de précipitation s, calculée à partir de laclimatologie CMAP sur le continent sud-américain et l�Ouest de l�Atlantique tropical. Les lignesindiquent la progression méridienne de la ligne de contour 6mm/jour durant la période (a)septembre à janvier (b) janvier à mai. D�après Zhou et Lau (2001).

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Figure I.2 : Climatologie mensuelle des précipitations sur l�Amérique du Sud, d�après les donnéesCMAP. Le trait fin indique les limites géographiques du bassin de La Plata. Unité : mm/jour.

Pour tâcher de mieux comprendre les mécanismes qui entrent en jeu, il est nécessaired�analyser la circulation atmosphérique de grande échelle. L�un des traitscaractéristiques du climat sud-américain est la présence semi-permanente d�unedépression continentale à l�Est des Andes, sur la région de Gran Chaco (25°S-68°W).En été, saison où elle est pleinement développée, elle se situe entre 20°S et 30°S. Onobserve à cette saison un anticyclone qui se développe dans la haute troposphère au-dessus de l�Altiplano bolivien. En hiver, la dépression est beaucoup moins creuse etdécalée de 5° à 10° vers le Nord [Paegle et al, 2001]. On observe par ailleurs le long dela bordure est des Andes un jet de basse couche (LLJ) de Nord-Ouest, d�abord mis en

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évidence en été par Virji (1981), mais qui persiste tout au long de l�année [Barreiro etChang,2001].

Zhou et Lau (1998) montrent que du printemps austral à l�été, la pression au niveau dela mer (SLP) augmente sur l�Afrique du Nord-Ouest et diminue sur Gran Chaco. Le jetde basse couche de la SASM est issu du Nord-Ouest de l�Afrique. Il traversel�Atlantique vers l�Ouest, légèrement au Nord de l�équateur, renforçant l�apportd�humidité par les alizés de Nord-Est de l�Atlantique vers le continent. Le fluxd�humidité de Nord-Est longe la bordure est des Andes vers le Sud. Au plus fort de lamousson, i.e. en été austral, il est dévie vers l�Est par la dépression continentalepleinement développée et débouche sur l�océan au niveau de la SACZ.

2. Etude particulière de la région de la Cuenca

La figure I.3 représente le cycle saisonnier des précipitations sur la Cuenca. Lamoyenne annuelle est plus élevée dans le Nord de la zone. Durant l�été austral, lemaximum est localisé sur le Sud-Sud-Est du Brésil. Au mois d�avril, il est centré sur laBolivie, avec un maximum secondaire au Sud du Paraguay. De mai à septembre, lecontinent reçoit de faibles précipitations. Sur l�océan, on observe à partir du mois dejuillet un maximum, qui s�étend progressivement vers la côte et atteint le Sud duParaguay au mois d�octobre.

Afin d�affiner l�étude de la variabilité spatiale, on représente la moyenne mensuellecalculée en chaque point comme pourcentage de la moyenne annuelle (figure I.3). Il enressort une structure en « fer à cheval », mettant en évidence l�influence océanique surles régions côtières de l�Uruguay et de l�extrême Sud du Brésil. On observe unmaximum sur l�océan en hiver austral dont la position, entre 25°S-40°S et 30°W-50°W,correspond approximativement à celle de la SACZ. Ce maximum serait lié auxperturbations baroclines assez fréquentes dans le rail de dépressions. En moyennezonale, celui-ci est situé aux alentours de 50°S, mais dans le Sud-Ouest de l�Atlantiquesud, il se décale vers le Nord et atteint 35°S près des côtes [Berbery et Vera, 1996].Labraga et al montrent de plus que le taux d�évaporation est élevé à l�embouchure duRio de la Plata, ce qui pourrait contribuer au développement des perturbationsbaroclines.

Compte tenu de la climatologie moyenne de l�Amérique du Sud, il est naturel d�obtenirdavantage de précipitations sur la Cuenca durant l�été austral. En effet, c�est à cetteépoque que la SAMS est la plus étendue vers le Sud-Est. Sur la partie océanique, elles�accompagne d�une activité intense de la SACZ, associée à de la convection . Labragaet al montrent que la zone de convergence du flux de vapeur d�eau située au-dessus dubassin amazonien suit l�extension de la SASM vers le sud du Brésil, le Nord-Est del�Argentine, l�Est du Paraguay et l�Uruguay. Cela s�explique par la rencontre du jet debasse couche de Nord-Ouest qui longe les Andes, des vents de Nord-Est engendrés parl�anticyclone de l�Atlantique sud et du flux d�Ouest des moyennes latitudes au Sud de lazone. La figure I.3, extraite de Labraga et al (1998), met en évidence la zone deconvergence des flux stationnaires d�humidité, en été et en hiver austral. On peutégalement observer la différence entre les situations en hiver et en été. Labraga montrequ�en été, les flux stationnaires sont prédominants dans la région de convergence. Leretrait de la zone de convergence au début de l�automne austral marque la fin de lasaison des pluies sur la Cuenca.

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Figure I.3 : Climatologie mensuelle des précipitations sur la Cuenca, d�après les données CMAP.Le trait fin indique les limites géographiques du bassin de La Plata. Unité : mm/jour.

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Figure I.4 : Climatologie mensuelle des précipitations sur la Cuenca, d�après les données CMAP.Le trait fin indique les limites géographiques du bassin de La Plata. Les valeurs expriment lepourcentage du total annuel local.

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Figure I.5 : Flux horizontal stationnaire de vapeur d�eau ; (a) en étéaustral ; (b) en hiver austral. Unité: mm/s. La convergence du vecteur estindiquée par les lignes de contour, avec un intervalle de 2,5mm/jour.

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II. LES MODES DE VARIABILITE BASSEFREQUENCE DES PRECIPITATIONS SUR LACUENCA

1. Données utilisées

Nous utilisons comme données de précipitations les moyennes mensuelles CMAP,« Climate Prediction Center Merged Analysis », qui s�étendent sur une période de 21ans, de janvier 1979 à décembre 2000 (dernière actualisation disponible). La grillecouvre l�ensemble du globe, avec une résolution de 2,5° de latitude par 2,5°delongitude. La base de données est construite à partir d�estimations de satellites et demesures de jauges [Xie et Arkin, 1997].

Afin d�examiner l�influence de la température de l�océan sur la variabilité desprécipitations, nous utilisons également les données IGOSS, « Integrated Global OceanServices System », pour la SST. Les anomalies mensuelles de SST sont estimées àpartir de mesures de bateaux et de satellites sur l�ensemble du globe avec une résolutionde 1° de latitude par 1° de longitude [Reynolds and Smith, 1994]. Afin de lisser lesignal, nous dégradons la résolution 4° de latitude par 4°. Nous les considérons sur unepériode de 20 ans, entre décembre 1982 et mai 2001.

Enfin, pour analyser le rôle de la circulation atmosphérique, nous utilisons les donnéesNCEP, « National Center for Environment Prediction », pour la SLP. Les moyennesmensuelles de SLP sont estimées sur l�ensemble du globe, avec une résolution de 2,5°de latitude par 2,5°de longitude.

2. Préparation des données

Nous avons vu au chapitre I que le cycle saisonnier était prononcé sur la région de laCuenca. De plus, les variations intrasaisonnières sont importantes (VAMOS group,1998). Pour augmenter le rapport signal-bruit dans l�étude de la variabilité à deséchelles supérieures ou égales à l�échelle interannuelle, il est donc nécessaire de filtrerle signal haute fréquence

La climatologie mensuelle moyenne est systématiquement soustraite des moyennesmensuelles des champs de précipitations, de SST (température de surface de l�océan) etde SLP (pression au niveau de la mer). De plus, nous appliquons à l�ensemble desdonnées (sauf pour les analyses de composites) un filtre passe-bas de Hanning à 19mois assurant que toutes les fréquences annuelles sont filtrées.

3. Analyse en composantes principales

Nous analysons le champ filtré de précipitations sur la Cuenca en composantesprincipales, entre janvier 1980 et décembre 1999, les deux années extrêmes de donnéesayant été perdues par filtrage. Le tableau suivant représente la variance expliquée par les10 premiers modes.

Page 14 sur 36

Mode 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Varianceexpliquée

(en %)27,7 16,9 12,8 6,3 6,0 5,2 3,4 2,8 2,5 2,1

Nous appliquons le critère de séparation de North et al (1982). Les premier, deuxième ettroisième modes sont bien séparés respectivement des deuxième, troisième et quatrième(figure II.1). En revanche, il y a risque de dégénérescence entre le quatrième et lecinquième. Nous ne conservons donc que les trois premiers modes. Ils expliquentensemble près de 60% de la variance totale.

Figure II.1 : représentation schématique de la séparation des modes, d�après le critère de North etal (1982) . Il y a risque de dégénérescence lorsque les plages de valeurs symbolisées par les flèches serecoupent.

Les trois modes dominants sont associés à des échelles temporelles distinctes. Leursvariations sont respectivement interannuelles, de long terme et décennales. Lesreprésentations spatiales des différents modes et leurs séries temporelles (PC) sontprésentées figure II.2. On a normé les séries temporelles et ajusté les représentationsspatiales. Ainsi, l�amplitude réelle en un point et un instant donnés est le produit de lavaleur lue en ce point sur la représentation spatiale par la valeur de la série temporelle àl�instant considéré.

25,2 27,7 30,2

15,4 16,9 18,4

11,7 12,8 13,9

5,7 6,3 6,9

6,565,5

Page 15 sur 36

Figure II.2 : EOF et séries temporelles associées, calculées à partir du champ total sur la Cuenca.Unité: mm/jour.

-70 -65 -60 -55 -50 -45 -40

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-1

-40-35

-30-25

-20-15

0

10.00 -6.00 -2.00 2.00 6.00 10.00

mode 1mode 1

Jan82

Jan84

Jan86

Jan88

Jan90

Jan92

Jan94

Jan96

Jan98

-0.3

-0.2

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

-70 -65 -60 -55 -50 -45 -40

-70 -65 -60 -55 -50 -45 -40

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-40-35

-30-25

-20-15

-10

10.00 -6.00 -2.00 2.00 6.00 10.00

mode 2mode 2

Jan82

Jan84

Jan86

Jan88

Jan90

Jan92

Jan94

Jan96

Jan98

-0.3

-0.2

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

-70 -65 -60 -55 -50 -45 -40

-70 -65 -60 -55 -50 -45 -40

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-40-35

-30-25

-20-15

-10

10.00 -6.00 -2.00 2.00 6.00 10.00

mode 3mode 3

Jan82

Jan84

Jan86

Jan88

Jan90

Jan92

Jan94

Jan96

Jan98

-0.3

-0.2

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

Page 16 sur 36

III. VARIABILITE INTERANNUELLE : MODE 1

Le premier mode de variabilité des précipitations sur Cuenca del Plata représente 27,7%de la variance totale. Sa série temporelle est très fortement corrélé à celle de l�indiceNiño 3 (figure III.1). On observe sur la série temporelle du premier mode deux picsmarqués en 1983 et 1998, correspondant aux deux événements El Niño extrêmes (1982-1983 et 1997-1998). Autour de ces deux dates, les séries temporelles se superposentpresque exactement.

Figure III.1 : Série temporelle du mode 1 (trait plein) et indice Niño 3 (trait pointillé). Le coefficientde corrélation entre les deux séries est de 0,79, ce qui est significatif au niveau de 99%.

Figure III.2 : représentation spatiale du mode 2 (gauche) ; anomalies de précipitations calculées surla période allant de septembre 1982 à septembre 1983 et de septembre 1998 à septembre 1997 àpartir des données non filtrées (droite), unité : mm/jour.

mode 1mode 1

Jan82

Jan84

Jan86

Jan88

Jan90

Jan92

Jan94

Jan96

Jan98

-0.3

-0.2

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

anomalie de precipitation El Nino 82-83 et 97-98anomalie de precipitation El Nino 82-83 et 97-98anomalie de precipitation El Nino 82-83 et 97-98


40S

35S

30S

25S

20S

15S

10S

Latit

ude

-2.0 -1.2 -0.4 0.4 1.2 2.0

anomalie de precipitation El Nino 82-83 et 97-98anomalie de precipitation El Nino 82-83 et 97-98anomalie de precipitation El Nino 82-83 et 97-98


40S

35S

30S

25S

20S

15S

10S

Lat

itud

e

-2.0 -1.2 -0.4 0.4 1.2 2.0

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La représentation spatiale du mode 1 (figure II.2) montre que pendant une année ElNiño, les précipitations sont plus abondantes sur une grande partie de la Cuenca �auSud de 20°S- avec un maximum centré sur la frontière entre le Paraguay, le Brésil etl�Argentine. Elles diminuent en revanche au Nord de la région.

Le calcul des anomalies de précipitations sur la période allant de septembre 1982 àseptembre 1983 et de septembre 1997 à septembre 1998, effectué à partir des donnéesnon filtrées, fait apparaître une structure très semblable à celle du mode 1 (figure III.2).La fonction empirique orthogonale (EOF) est donc bien représentative d�une structuregrande échelle typique de la variabilité interannuelle.

La corrélation entre la PC1 et les anomalies de SST (figure III.3) est très élevée dansles zones où les anomalies de SST sont fortes durant un événement El Niño. Celaconfirme le fait que la variabilité interannuelle fait partie de la réponse climatiqueglobale à l�ENSO.

Etude des mécanismes

Les relations entre les précipitations dans cette région ou sur une partie de cette régionet la variabilité ENSO ont déjà fait l�objet de nombreuses études [Aceituno, 1988 ;Kiladis et Diaz, 1989 ; Grimm, 2000 ; Pisciotano et al, 1994 ; Zhou et Lau, 2001].

De manière récente, Zhou et Lau (2001) ont mis en évidence pour l�été austral desanomalies de circulation atmosphérique liées à El Niño, qui permettent d�expliquerl�augmentation des précipitations sur la Cuenca.

• Dans la haute troposphère, ils identifient un thalweg du potentiel de vitesse surl�Est du Pacifique équatorial, avec 2 branches s�étendant vers l�Atlantiquesubtropical au Nord et au Sud. Il est suivi d�une crête qui passe au niveau duNordeste (figure III.4). L�analyse de la vitesse verticale à 500 hPa montre queles mouvements sont ascendants au-dessus du thalweg et descendants au-dessusde la crête. On observe en particulier au-dessus de l�Uruguay et du Sud du Brésilune ascendance anormale d�air qui va subside sur le Nordeste, agravant sur cettedernière région la sécheresse engendrée par les différentes branches d�anomaliede circulation.

• La redistribution des masses d�air durant El Niño conduit dans les bassescouches au renforcement des anticyclones sur le Sahara et l�Atlantique sudsubtropical, et à l�affaiblissement des anticyclones subtropicaux sur le Pacifiquesud et l�Ouest de l�Atlantique nord. En conséquence, le flux de Nord lié àl�anticyclone de l�Atlantique sud et le jet de mousson à l�Est des Andes sontrenforcés. Il en résulte une augmentation du transport d�humidité sur le Sud-Estde l�Amérique du Sud subtropicale. Sur la Cuenca, les événements El Niñoengendrent donc un renforcement de la convection et de l�apport d�humidité quis�accompagne d�une augmentation des précipitations.

Toutefois, ils est à noter que les études confondent souvent les événements El Niño ouLa Niña, indépendamment de leurs amplitudes. La figure III.1 montre en réalité quel�impact d�El Niño sur les précipitations sur la Cuenca n�apparaît clairement que pourles deux événements les plus extrêmes de la série étudiée. Il semblerait donc que larelation entre les précipitations sur la Cuenca et le phénomène El Niño-Oscillationaustrale (ENSO) ne soit pas linéaire. L�étalement du nuage de points de la figure III.5

Page 18 sur 36

tend à confirmer cette hypothèse. Ce résultat nous amène à penser que pour desévénements de plus faible amplitude, tout comme pour les événements froids, l�impactd�ENSO sur les précipitations est mitigé par les influences océaniques locales(Atlantique) ou continentale. Il est donc crucial de distinguer l�intensité d�El Niño dansl�étude de ses téleconnexions et de ses impacts. Remarquons cependant que le rapportsignal/bruit est moins élevé dans le cas d�un El Niño faible, ce qui pourrait expliquer enpartie que la corrélation des séries temporelles soit moins bonne pour ce type

d�événements.

Figure III.3 : Corrélation (haut) entre la PC1 et les anomalies de SST sur l�ensemble du globe,entre le 9/1982 et 12/1999. Régression de la SST sur la PC1 (bas) . Seuls les signaux de corrélationsupérieure à 0,2 sont représentés.

Correlation entre le mode1 de precipitation sur la Cuenca et la SST

-0.60-0.40

-0.40

-0.20

-0.20

-0.20

-0.20

-0.20

-0.20

0.00

0.00

0.000.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.20 0.20

0.200.2

0

0.20

0.20

0.40

0.400.40

0.40

0.60

0.80

Correlation entre le mode1 de precipitation sur la Cuenca et la SSTCorrelation entre le mode1 de precipitation sur la Cuenca et la SST

100E 160W 60W

50S

0

50N

-1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00

Regression de la SST sur le mode1 de precipitation sur la Cuenca

-3.40.0

0.0

0.00.0 0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

3.4

3.46.8

10.2

Regression de la SST sur le mode1 de precipitation sur la CuencaRegression de la SST sur le mode1 de precipitation sur la Cuenca

100E 160W 60W

50S

0

50N

-17.00 -13.60 -10.20 -6.80 -3.40 0.00 3.40 6.80 10.20 13.60 17.00

Page 19 sur 36

Figure III.5 : Diagramme de dispersion PC1/niño 3.

-0.20 -0.10 0.00 0.10 0.200.20

0.10

0.00

0.10

0.20

-0.20 -0.10 0.00 0.10 0.200.20

0.10

0.00

0.10

0.20

Page 20 sur 36

IV. VARIABILITE LONG TERME : MODE 2

Le second mode de la décomposition en EOF (figure IV.1) est caractérisé par unetendance, à laquelle se superpose des oscillations sans fréquence dominante. Il explique16,9% de la variance totale. Sa structure spatiale reflète une tendance nette à ladiminution des précipitations sur l�Altiplano bolivien et le Sud-Est du Brésil, et dansune moindre mesure à l�augmentation des précipitations au niveau de la frontière entrele Paraguay, le Brésil et l�Argentine (région des chutes d�Iguazu où se également le plusgrand barrage du monde : Itaipu).

Afin de vérifier que le mode 2 a un réel sens physique, c�est à dire qu�il n�est pas biaisépar la contrainte mathématique d�orthogonalité liée aux EOF, nous avons calculé ladifférence entre la moyenne des 5 dernières années (de 1996 à 2000) et celle des 5premières années (de 1980 à 1985), à partir des données non filtrées (figure IV.2). Lastructure obtenue est très semblable à la représentation spatiale de l�EOF, ce qui tend àprouver que le mode n�est pas le fruit d�un artifice mathématique.

Figure IV.1 : Mode 2 (gauche) ; différence entre les anomalies moyennes de précipitations durantles années 1982 à 1986 et 1996 à 2000 ; unité : mm/jour (droite).

Pour tenter d�identifier d�éventuelles téléconnexions avec la tendance observée, nouscalculons les corrélations entre la série temporelle du mode 2 et les anomalies de SST(figure IV.2), de SLP (Figure IV.3) et de précipitations (Figure IV.4) sur l�ensemble duglobe. Afin d�avoir une information sur l�amplitude du signal, nous calculons égalementles régressions linéaires correspondantes. Toutefois, il est important de souligner aupréalable qu�une zone de forte corrélation n�implique pas nécessairement l�existenced�un mécanisme de cause à effet : il suffit en effet que la zone en question subisse lamême tendance (ou la tendance opposée) sur la période pour qu�on observe unecorrélation positive (ou négative). Il peut également arriver que deux zones d�anomaliescorrélées entre elles soient la conséquence d�un même phénomène plus général, sansqu�il y ait pour autant influence de l�une sur l�autre. Il s�agit donc ici de mettre enévidence des régions susceptibles de jouer un rôle dans la variabilité à long terme de laCuenca, afin de mieux cibler les analyses postérieures. Observons enfin que la périodesur laquelle nous travaillons est relativement courte : la robustesse des résultats quisuivent devra donc être vérifiée avec des séries de données plus longues.

mode 2mode 2mode 2


40S

35S

30S

25S

20S

15S

10S

Lat

itu

de

Precipitations Precipitations


40S

35S

30S

25S

20S

15S

10S

Lati

tude

-1.5 -1.1 -0.6 -0.2 0.2 0.6 1.1 1.5

Page 21 sur 36

Figure IV.2 : corrélation entre la PC2 et les anomalies de SST entre 8/1982 et 12/1999 (haut) ;Régression de la SST sur le mode 2 (bas). Seules les régions de corrélation supérieures à 0,2 sontreprésentées.

Description des cartes de corrélation

Nous relevons plusieurs régions d�intérêt où la corrélation est significative.

- Dans l�océan indien, on observe une tendance au réchauffement, signal connudans cet océan. Nous n�envisageons pas pour le moment de relation de causalitéavec la variabilité des précipitations sur la Cuenca.


-0.40-0.20

-0.20

-0.20 -0.20

-0.20

-0.20

0.00

0.00

0.000.00 0.0

0

0.00

0.00

0.00

0.20

0.20 0.20

0.20

0.20

0.20

0.40 0.40

0.400.40


100E 160W 60W

50S

0

50N

-1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00


-1.8

-1.8

0.0

0.0

0.00.0 0.0

0.0

0.0 0.0

0.0

0.0

1.8

1.8 1.8

1.81.8


100E 160W 60W

50S

0

50N

-9.00 -7.20 -5.40 -3.60 -1.80 0.00 1.80 3.60 5.40 7.20 9.00

Page 22 sur 36

Figure IV.3 : : corrélation entre la PC2 et les anomalies de SLP entre 1/1980 et 12/1999 (haut) ;Régression de la SST sur le mode 2 (bas). Seules les régions de corrélation supérieures à 0,2 sontreprésentées.

- Au large de la côte ouest de l�Australie : l�augmentation de la SST pourraitinfluer sur la position de la zone de convergence du Pacifique sud (SPCZ). Ordes téléconnexions ont été mise en évidence entre la SPCZ et la SACZ.

- Dans le Pacifique et l�Atlantique équatorial, on observe figure IV.4 une structurequi reflète la tendance de l�ITCZ à se rapprocher de l�équateur. La question sepose d�une éventuelle influence du Pacifique tropical sur l�Atlantique tropical. Ilfaudrait toutefois poursuivre les analyses pour s�assurer que le signal estsignificatif en terme dynamique.

Correlation entre le mode2 de precipitation sur la Cuenca et la SLP

-0.40 -0.40-0.40-0.20-0.20

-0.20

-0.20

0.000.00

0.00

0.00

0.20

0.20

0.20

Correlation entre le mode2 de precipitation sur la Cuenca et la SLPCorrelation entre le mode2 de precipitation sur la Cuenca et la SLP

100E 160W 60W 40E

60S

40S

20S

0

20N

40N

60N

-1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00

Regression de la SLP sur le mode2 de precipitation sur la Cuenca

-8-8-8

-6-6 -6

-6

-4-4

-4

-2-2

-2 -2

-2

00

0

0 0

0

2

2 2

22

2

2

2

2

2

2

4

4

444

6

6

6

Regression de la SLP sur le mode2 de precipitation sur la CuencaRegression de la SLP sur le mode2 de precipitation sur la Cuenca

100E 160W 60W 40E

60S

40S

20S

0

20N

40N

60N

-10.00 -8.00 -6.00 -4.00 -2.00 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00

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Figure IV.4 : : corrélation entre la PC2 et les anomalies de précipitations entre 1/1980 et 12/1999(haut) ; Régression de la SST sur le mode 2 (bas). Seules les régions de corrélation supérieures à 0,2sont représentées. Attention, la barre de couleur a été inversée de manière à ce que la tendance à lasècheresse apparaisse en rouge

- Dans l�Atlantique nord, on observe une tendance au réchauffementparticulièrement marquée le long de la côte nord-ouest de l�Afrique. Il sembleégalement que la SST ait tendance à diminuer dans la région du Gulf Streammais aucun signal significatif n�apparaît en pression.

- Dans l�Atlantique tropical, la corrélation reflète également une augmentation dela SST, qui s�accompagne d�une diminution de la pression. Sur le continent sud-

Correlation entre le mode2 de la Cuenca et les precipitations

-0.20

-0.20

-0.20

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.20

0.20

0.20

Correlation entre le mode2 de la Cuenca et les precipitationsCorrelation entre le mode2 de la Cuenca et les precipitations

150E 160W 110W 60W 10W 40E

40S

20S

0

20N

-1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00

Regression des precipitations sur le mode2 de la Cuenca

-8-8 -8

-4

-4

-4

-4

0

0

0 0 0

0 0

0 0

0

00

0

0

0

0

00

0

0

0

0

0 0

0

4 4

Regression des precipitations sur le mode2 de la CuencaRegression des precipitations sur le mode2 de la Cuenca

150E 160W 110W 60W 10W 40E

40S

20S

0

20N

-20.00 -16.00 -12.00 -8.00 -4.00 0.00 4.00 8.00 12.00 16.00 20.00

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américain, on relève une forte augmentation de la pression au niveau du bassinamazonien.

- Dans l�Atlantique sud subtropical, on note une tendance au réchauffement lelong des côtes de l�Amérique du sud, légèrement au sud de la Cuenca.


Nous nous focalisons dans cette partie sur les structures observées sur le continent sud-américain et dans l�Atlantique sud. Les corrélations observées dans les autres bassinsdemeurent des questions ouvertes.

Nous nous concentrons particulièrement sur la zone positivement corrélée dans le Sud-Ouest de l�Atlantique sud subtropical. La différence entre les anomalies moyennes deSST des 5 dernières années et celles des 5 premières années, calculées dans la région decorrélation de l�Atlantique sud à partir des données non filtrées est représentée figureIV.3. On observe un net signal de réchauffement s�étendant de l�embouchure du Rio deLa Plata vers le Sud-Est. Les résultats (non représentés) ne sont pas significativementdifférents. La région considérée est la zone de confluence entre le courant chaud duBrésil associé à la gyre subtropicale dirigé vers le Sud et le courant froid des Malouines,qui longe la côte est de l�Argentine en direction du Nord. La rencontre de ces massesd�eau aux propriétés radicalement différentes provoque des échanges de chaleur et desalinité significatifs à l�échelle globale. La structure du champ de SST dépend enparticulier des forces relatives des 2 courants.[VAMOS group,1998] La tendance auréchauffement observée pourrait correspondre à un déplacement vers le Sud de la zonede confluence. Une hypothèse envisageable serait un renforcement de l�anticyclone del�Atlantique sud suivi d�une augmentation des vents de surface qui amènent les eauxchaudes vers le Sud le long des côtes du Brésil et de l�Argentine. On n�observeeffectivement une légère augmentation de la pression de surface (figure IV.3).Toutefois, le signal de pression le plus fort apparaît au niveau de la région amazonienneoù la pression tend à augmenter, tandis qu�on observe une zone de corrélation négativesur l�Est-Sud-Est du Brésil. L�interprétation de ces corrélations reste encore incertaine.

Pour tenter de rattacher le signal de réchauffement local de l�Ouest de l�Atlantique sudsubtropical à de la dynamique de plus grande échelle, nous effectuons une analyse encomposantes principales de la SST de l�Atlantique sud, entre l�équateur et 50°S (figureIV.4). Les figures IV.3 et IV.4 présentent effectivement des analogies importantes dansla région commune. En particulier, la figure IV indique à la fois le réchauffement côtierprécédemment décrit et un dipôle caractérisé au Nord par un refroidissement de SST etau Sud par un réchauffement qui suit les courants portant vers l�Est. A nouveau,l�interprétation de ces signaux mettrait en cause un renforcement de l�anticyclone del�Atlantique sud subtropical. Cette intensification entraînerait un refroidissement vers20°S-30°S par augmentation de l�évaporation, un réchauffement côtier par undéplacement vers le Sud de la zone de confluence ainsi qu�un réchauffement versl�Ouest au niveau du front subtropical par entraînement des eaux du courant du Brésil.La faiblesse du signal en SLP impose une étude plus poussée d�autres champs NCEP(vents à 850 hPa et 200 hPa) ainsi que d�autres réanalyses (ERA 40 prochainement).Enfin, la question reste ouverte quant à savoir qui, de l�océan ou de l�atmosphère, forcel�autre.

Page 25 sur 36

Figure IV.4 : deuxième EOF calculée sur le champ d�anomalie de SST, entre 5°°°°N et 50°°°°S.

60W 40W 20W 0E

50S

40S

30S

20S

10S

0

-8.00 -4.80 -1.60 1.60 4.80 8.00

mode 2mode 2

Jan84

Jan86

Jan88

Jan90

Jan92

Jan94

Jan96

Jan98

Jan00

-0.2

-0.1

0.0

0.1

0.2

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V. ANALYSE DU MODE 3

Le mode 3 de précipitations sur la région de la Cuenca varie sur une échelle de tempsdécennale. Il explique 12,8% de la variance totale. Plus précisément, sa série temporellecorrespondant aux années 1980-1999 fait apparaître des oscillations de périodecomprise entre 6 et 8 ans, qui tendent à s�amortir. La structure spatiale est un tripôle,positionné de manière telle que le gradient maximal de précipitations longeapproximativement la frontière Nord-Est de la Bolivie, passe au milieu du Paraguay ettraverse le Brésil légèrement au Nord de l�Uruguay (figureV.1-gauche).

De nouveau, nous cherchons à vérifier que l�EOF 3 est bien représentative d�une réalitéphysique. Pour cela, nous calculons la différence entre les anomalies de SSTcorrespondant aux années de pics positifs de la PC3 (1981,1984,1985,1991,1993) et lesanomalies de SST correspondant aux années de pics négatifs de la PC3(1982,1983,1989,1998,1997). La structure obtenue (figure V.1-droite) ressemblenettement à celle de l�EOF.

Figure V.1: représentation spatiale du mode 3 (gauche). différence entre les anomalies de SSTcorrespondant aux années de pics positifs de la PC3 (1981,1984,1985,1991,1993) et les anomalies deSST correspondant aux années de pics négatifs de la PC3 (1982,1983,1989,1998,1997) .

Si on applique une analyse en EOF saison par saison, les différence sont assezmarquées. La figure V.2 montre les représentations spatiales du mode 3 calculées àpartir des champs saisonniers. C�est pendant les saisons DJF et SON que le caractèreoscillatoire des séries temporelles est le plus marqué, la meilleure régularité étantobservée en SON. Cependant, les signaux de plus fortes amplitudes sont obtenus en DJFet MAM.

Comme pour le mode 2, nous calculons les corrélations entre la PC3 et les champs deprécipitations (figure V.3), de SST (figure V.4) et de SLP (figure V.5) ainsi que lesrégressions de ces champs sur la PC3 afin d�identifier d�éventuelles téléconnexions.

composite mode 3composite mode 3composite mode 3


40S

35S

30S

25S

20S

15S

10S

Latit

ude

-1.5 -1.1 -0.6 -0.2 0.2 0.6 1.1 1.5

mode 3mode 3mode 3


40S

35S

30S

25S

20S

15S

10S

Lat

itud

e

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Figure V.2 : EOFs calculées saison par saison. Unité : mm/jour

Corrélation avec précipitations sur l�ensemble de l�Amérique du Sud

La corrélation entre les précipitations en chaque point de l�Amérique du Sud et la sérietemporelle du mode 3 fait ressortir une structure de grande échelle de type dipôle,suggérant un déplacement méridien du système de précipitations. Par ailleurs, la lignede gradient maximal correspond approximativement au trajet moyen du LLJ. Le mêmecalcul effectué sur l�ensemble du globe (figure non représentée) ne fait ressortir aucuneautre structure remarquable.

Corrélation avec la SST sur l�ensemble du globe

Nous relevons différentes régions de SST significativement corrélées à la PC3 :

- Une zone de corrélation négative couvrant la majeure partie de l�océan indien.Nous n�envisagerons pas de relation de causalité entre ce signal et le mode 3 deprécipitations de la Cuenca, sans pour autant exclure l�existence d�unmécanisme faisant intervenir les deux régions.

- Une bande de corrélation négative s�étendant sur l�ensemble de l�Atlantiquenord tropical et orientée de manière à relier la côte nord-est de l�Amérique duSud et la côte nord ouest de l�Afrique. Nous remarquons que cette régioncoïncide avec le pôle nord du dipôle atlantique. Le même calcul effectué avec laPC3 calculée saison par saison (figure V.3) montre que la corrélation n�estsignificative que durant l�été austral (DJF). Nous reviendrons plus en détail surcette structure dans l�analyse des mécanismes.

- Une région positivement corrélée dans l�Ouest de l�Atlantique sud subtropical,bordant la côte sud-américaine au niveau de la Cuenca.

Signalons enfin qu�une structure analogue à celle de la PDO apparaît dans le Pacifiqueé q u a t o r i a l d u r a n t l e p r i n t e m p s a u s t r a l ( S O N ) .

-70 -65 -60 -55 -50 -45 -40

-70 -65 -60 -55 -50 -45 -40

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-10

-6.00 -4.80 -3.60 -2.40 -1.20 0.00 1.20 2.40 3.60 4.80 6.00

djfdjf

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Jan85

Jan90

Jan95

0.4

0.2

0.0

0.2

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-70 -65 -60 -55 -50 -45 -40

-70 -65 -60 -55 -50 -45 -40

-40

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-6.00 -4.80 -3.60 -2.40 -1.20 0.00 1.20 2.40 3.60 4.80 6.00

mammam

Jan82

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Jan86

Jan88

Jan90

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Jan94

Jan96

Jan98

0.4

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0.2

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-70 -65 -60 -55 -50 -45 -40

-70 -65 -60 -55 -50 -45 -40

-40

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-6.00 -4.80 -3.60 -2.40 -1.20 0.00 1.20 2.40 3.60 4.80 6.00

jjajja

Jan82

Jan84

Jan86

Jan88

Jan90

Jan92

Jan94

Jan96

Jan98

0.4

0.2

0.0

0.2

0.4

-70 -65 -60 -55 -50 -45 -40

-70 -65 -60 -55 -50 -45 -40

-40

-35

-30

-25

-20

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-40-35

-30-25

-20-15

-10

-6.00 -4.80 -3.60 -2.40 -1.20 0.00 1.20 2.40 3.60 4.80 6.00

sonson

Jan82

Jan84

Jan86

Jan88

Jan90

Jan92

Jan94

Jan96

Jan98

0.4

0.2

0.0

0.2

0.4

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Figure V.3 : corrélation entre la PC3 et les anomalies de précipitations entre 1/1980 et 12/1999.(haut) ; Régression de la SST sur le mode 3 (bas). Seules les régions de corrélation supérieures à 0,2sont représentées.


Différentes études ont mis en évidence des interactions entre la variabilité de la SST del�Atlantique sud et la variabilité des champs atmosphériques pour des échelles de tempsinterannuelles à décennales. Venegas et al (1997), à partir d�une analyse pardécomposition en valeurs singulières, mettent en évidence un mode de variabilitécouplé océan-atmosphère, caractérisé par un déplacement Est-Ouest de l�anticyclone de

Correlation entre le mode3 de la Cuenca et les precipitations

-0.40

-0.20

-0.20

-0.2

0

0.000.0

0 0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.20

0.200.20

0.40

Correlation entre le mode3 de la Cuenca et les precipitationsCorrelation entre le mode3 de la Cuenca et les precipitations

80W 60W 40W 20W 0E 20E 40E

50S

40S

30S

20S

10S

0

0N

-1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00

Regression des precipitations sur le mode3 de la Cuenca

-4-4

-4

0

0

0

00

0 0 0 0

0

0

0

0

0

0

0

00

0 00

0 00

0

4

44

Regression des precipitations sur le mode3 de la CuencaRegression des precipitations sur le mode3 de la Cuenca

80W 60W 40W 20W 0E 20E 40E

50S

40S

30S

20S

10S

0

0N

-20.00 -16.00 -12.00 -8.00 -4.00 0.00 4.00 8.00 12.00 16.00 20.00

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l�Atlantique sud accompagné de fluctuations importantes de la SST, qui se produit avecune période de 6-7 ans -période caractéristique du mode 3 sur la Cuenca. L�auteurenvisage un lien avec l�oscillation nord-atlantique (NAO). Par ailleurs, l�étude desprincipaux modes de variabilité des précipitations sur l�ensemble du continent sud-américain durant les mois DJF [Zhou and Lau 2001], fait apparaître comme deuxièmemode une oscillation à l�échelle décennale, dont la série temporelle présente dessimilitudes avec celle du mode 3 de précipitations sur la Cuenca.

La corrélation élevée obtenue dans l�Atlantique nord tropical retient toutparticulièrement notre attention : en effet, elle coïncide précisément avec le pôle nord dudipôle atlantique. Durant une phase positive du mode 3 (convention valable pour tousles raisonnements qui suivent), la SST de l�Atlantique tropicale est anormalementfroide, ce qui est lié à un renforcement des alizés dans l�hémisphère nord et à undéplacement vers le Sud de l�ITCZ. Pour expliquer le déplacement méridien de l�axe demaximum des précipitations observé sur la figure V.3, une première hypothèse consisteà penser que le système de circulation est décalé dans son ensemble vers le Sud. Celapourrait engendrer le déplacement du LLJ à l�Est des Andes et de la SACZ, donc de lazone de fortes précipitations, pour le moins durant l�été austral. Cependant, lacorrélation avec le champ de SLP (figure V.5) traduit davantage un affaiblissement del�anticyclone de l�Atlantique sud que son décalage vers le Sud.

Une autre hypothèse consiste à envisager la structure observée figure V.3 comme unediminution de l�activité convective au niveau de l�axe de la SACZ, compensée par unediminution de la subsidence au Nord et au Sud. Si l�on fait un parallèle avec le cyclesaisonnier, la position décalée vers le Sud de l�ITCZ correspondrait à la situation dumois d�avril, durant lequel la SACZ est très peu active (cf. cycle saisonnier décritchapitre I). L�hypothèse semble donc cohérente. Reste cependant qu�en moyenneclimatologique, l�anticyclone de l�Atlantique sud est pratiquement aussi développé etdécalé à l�ouest au mois d�avril qu�au mois de juillet, où il atteint son intensitémaximale annuelle et sa position la plus ouest. Il est donc surprenant d�observer sur lafigure V.7 une diminution de la pression à cet endroit. Ainsi, des incertitudes demeurentdans la description de ce mécanisme. Il sera probablement nécessaire pour les lever depréciser les interactions entre la position et l�intensité de l�anticyclone de l�Atlantiquesud et l�activité de la SACZ.

Nous avons vu qu�il apparaissait également une zone de corrélation positive observéesur la SST entre 30°S et 50°S en bordure du continent. Nous calculons un indice danscette région (entre 40°W et 60°W, 30°S et 50°S). Le coefficient de corrélation entre cetindice et celui du dipôle atlantique est 0,59, ce qui suggère que les deux régionssubissent un même forçage atmosphérique, ou que l�anomalie chaude locale est l�unedes conséquences du refroidissement de la SST de l�Atlantique tropical. Remarquonsque l�anomalie est chaude quand la SACZ est supposée faible. Doyle et Barros (2002)proposent un mécanisme local permettant de relier les anomalies de SST dans l�ouest del�Atlantique sud subtropical aux précipitations sur le Nord de l�Argentine. Ils obtiennentla même configuration: anomalie locale chaude-SACZ faible et décalée vers le Sud-précipitations renforcées sur le Nord de l�Argentine. Notre interprétation est que legradient interhémisphérique de SST (principalement en relation avec l�Atlantiquetropical Nord) influence l�activité de la SACZ, ce qui engendre des anomalies de SSTlocales. En effet, en période d�activité intense (affaiblie), la convergence est renforcée(diminuée) ce qui entraîne une augmentation de l�évaporation donc du refroidissementpar chaleur latente. Cette tendance peut également être accentuée par une augmentation(diminution) de la nébulosité donc une diminution (augmentation) du flux solaire

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pénétrant dans l�océan. Ces hypothèses restent évidemment à confirmer par une étudedes modes couplés mis en jeu dans cette variabilité.

Figure V.4 corrélation entre la PC3 et les anomalies de SST entre 8/1980 et 12/1999. (haut) ;Régression de la SST sur le mode 3 (bas). Seules les régions de corrélation supérieures à 0,2 sontreprésentées.


-0.20

-0.20

-0.20

-0.20

-0.20

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.200.20 0.20

0.20

0.20

0.20 0.40

0.40


100E 160W 60W

50S

0

50N

-1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00


-1.0

-1.0

-1.0

-1.0

-1.0 -1.0 0.0

0.00.0

0.0

0.0

0.00.0

0.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0


100E 160W 60W

50S

0

50N

-5.00 -4.00 -3.00 -2.00 -1.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00

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Figure V.4 Régression de la SST sur le mode 3, saison par saison.

djf

djfdjf

100E 160W 60W

50S

0

50N

-3.00 -2.40 -1.80 -1.20 -0.60 0.00 0.60 1.20 1.80 2.40 3.00

mam

mammam

100E 160W 60W

50S

0

50N

-3.00 -2.40 -1.80 -1.20 -0.60 0.00 0.60 1.20 1.80 2.40 3.00

jja

jjajja

100E 160W 60W

50S

0

50N

-2.00 -1.60 -1.20 -0.80 -0.40 0.00 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00

son

sonson

100E 160W 60W

50S

0

50N

-3.00 -2.40 -1.80 -1.20 -0.60 0.00 0.60 1.20 1.80 2.40 3.00

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Figure V.5: corrélation entre la PC3 et les anomalies de SLP entre 1/1980 et 12/1999. (haut) ;Régression de la SST sur le mode 3 (bas). Seules les régions de corrélation supérieures à 0,2 sontreprésentées.

Correlation entre le mode3 de precipitation sur la Cuenca et la SLP

-0.2

0

0.000.00

0.00

0.20

0.20

Correlation entre le mode3 de precipitation sur la Cuenca et la SLPCorrelation entre le mode3 de precipitation sur la Cuenca et la SLP

100E 160W 60W 40E

60S

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0

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40N

60N

-1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00

Regression de la SLP sur le mode3 de precipitation sur la Cuenca

-8

-6

-6

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-4-2

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0

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0

0

0

2

2

2 2

2

2

4

4

4 44

6

66

8

Regression de la SLP sur le mode3 de precipitation sur la CuencaRegression de la SLP sur le mode3 de precipitation sur la Cuenca

100E 160W 60W 40E

60S

40S

20S

0

20N

40N

60N

-10.00 -8.00 -6.00 -4.00 -2.00 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00

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CONCLUSION

La variabilité des précipitations sur la région de la Cuenca est donc dominée par troismodes, associés à des échelles de temps distinctes. Des analyses de composites tendentà montrent que ces modes ont un sens physique, c�est à dire qu�ils ne sont pas le fruitd�un artifice mathématique.

• La variabilité à l�échelle interannuelle reflétée par le premier mode est fortementinfluencée par les manifestations extrêmes d�El Niño. De tels événements setraduisent par une forte augmentation des précipitations sur la majeure partie dela Cuenca. Notre étude montre également que la réponse des précipitations auxévénements faibles ou aux phases La Niña est peu marquée, ce qui appuie l�idéeque le système climatique n�est pas linéaire.

• Le deuxième mode correspond à une tendance, qui se traduit principalement parun affaiblissement des précipitations sur l�Altiplano bolivien. Les structures decorrélations observée sur la SST de l�Ouest de l�Atlantique sud subtropicalsuggère l�existence d�un lien entre ce mode de variabilité et le déplacement versle Sud de la zone de confluence entre le courant chaud du Brésil et le courantfroid des Malouines. Notons toutefois qu�il ne s�agit pas nécessairement d�unlien de causalité : il se peut que les deux phénomènes soient la conséquence d�unmême forçage atmosphérique.

• La variabilité à l�échelle décennale est reflétée par le troisième mode, quis�apparente à une oscillation de période comprise entre 6 et 8 ans, avec unereprésentation spatiale tripolaire. Il semblerait que ce mode de variabilité soit liéà une oscillation de l�intensité et peut-être de la position de la SACZ. La encore,des structures cohérentes d�anomalies de SST observées dans l�Atlantique nordet l�Atlantique sud subtropical suggèrent une possible participation de l�océan àce mode de variabilité.

Un important travail reste à fournir pour expliciter les mécanismes qui entrent en jeudans les modes 2 et 3. Il serait notamment intéressant de comprendre de comprendre siles anomalies de SST sont la conséquence d�un forçage atmosphérique induisantégalement la variabilité des précipitations sur la Cuenca, si elles exercent unerétroaction, ou encore si l�on peut réellement identifier un mode couplé.

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PERSPECTIVES

A partir des résultats obtenus, nous pouvons dégager quatre grands axes deperspectives.

Dans un premier temps, l�étude doit être complétée : d�une part, en analysant d�autreschamps issus de la réanalyse NCEP, notamment le vent de surface, la vitesse verticale à500 hPa et le potentiel de vitesse à 200hPa. D�autre part, en recherchant des modescouplés entre les champs atmosphériques et océaniques par exemple à l�aide de laméthode de décomposition en valeurs singulières.

Ensuite, nous comptons travailler sur des données de stations afin de pouvoir allonger lapériode d�étude et d �étudier la variabilité en séparant les différents sous-bassins. Lestage sera suivi d�un séjour de deux mois en Argentine qui devrait permettred�accomplir ce travail.

A plus long terme, nous pensons que la compréhension des mécanismes sous-jacentsaux modes identifiés reposera sur le forçage d�un modèle atmosphérique de circulationgénérale.

Enfin, dans un but plus appliqué, le travail pourrait être prolongé par une étude del�impact hydrologique des anomalies de précipitations sur la Cuenca del Plata, dans laperspective d�améliorer les prévisions sur les ressources en eau et le débit des fleuves.

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REMERCIEMENTS

Je tiens à remercier très sincèrement Jean-Philippe Boulanger, mon directeur de stage,pour son implication dans l�encadrement de mon travail.

Enfin, je remercie l�ensemble des membres et personnels du LODYC qui m�ontaccueillie au sein du laboratoire, et tout particulièrement Pascal Terray pour sesprogrammes, Alban Lazar et Christophe Menkes pour leur participation àl�interprétation des résultats et Ali Mhoma pour les coups de main quotidiens. Jeremercie également au LMD Jan Polcher pour ses conseils dans le domaine del �hydrologie.

Enfin, je remercie Olga Penalba et Matilde Rusticucci qui ont accepté de me recvoir àl�Université de Buenos Aires pour les deux mois d�été.

Documents

Variabilité basse fréquence des précipitations sur ... · Rapport de stage Juin 2002 ... sØparØs par la topographie ... de basse couche de la SASM est issu du Nord-Ouest de l™Afrique