Précipitations et relief en Afrique orientale et australe : modélisations statistiques et géostatistiques. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2008

Rainfall and Topography in Eastern and Southern Africa:Statistical and Geostatistical Modelling

Précipitations et relief en Afrique orientale et australe : modélisations statistiques et géostatistiques.

Pascal Oettli
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 835089

Résumé

By considering two examples in Eastern and Southern Africa, this work has two aims: a better understanding of the influence of topography on the spatial distribution of rainfall and an optimal interpolation of station rainfall data, taking into account topography. To this end, an original methodology is developped, partly derived from previous studies focusing on extratropical regions.
First, a statistical model is defined. With the help of a multi-scalar decomposition of topographical information into descriptors, a multiple linear regression is performed. This model is used to better understand the relationship between rainfall and topography. In Eastern Africa, the spatial distribution of rainfall depends on aspect and summit/ridge locations. In Southern Africa, the most important factor is a rainfall gradient from south-west to north-east, which almost smoothes out the influence of topography. The importance of the rainfall gradient decreases in the end of rainfall season.
Second, the errors of statistical modelling are interpolated with the help of geostatistical modelling. The result is a multiplicative model, used to reconstitute monthly mean rainfall fields, for each region. The corresponding maps demonstrate the capacity of the model to reproduce spatial variability of mean rainfall, especially in Eastern Africa.
Third, the interannual evolution of the relationship between monthly rainfall and topography is analysed. From year to year, the rainfall models explain an uneven part of spatial distribution. An original methodology is used to determine if there are recurrent patterns of rainfall (modes) related to the same topographical descriptors. In Eastern Africa, only the transition months between rainy and dry seasons show significant results. The associated modes are connected to recurrent anomalies in large-scale atmospheric circulation. The most important results are linked to the onset/withdrawal of the Indian summer monsoon.
Ce travail a un double objectif : à travers les exemples est- et sud-africain, mieux comprendre l'influence du relief sur l'organisation spatiale des précipitations et spatialiser les données pluviométriques ponctuelles en fonction du relief. Ce travail tente d'appliquer à des régions tropicales et sub-tropicales une méthodologie en partie dérivée de méthodologies précédemment définies dans les régions extra-tropicales.
Dans un premier temps, un modèle issu d'une régression linéaire multiple, basée sur une décomposition, à différentes échelles spatiales, de l'information topographique en descripteurs, aide à mieux comprendre le lien entre précipitations et topographie. En Afrique de l'Est, les effets de versants sont très importants pour expliquer la répartition spatiale des précipitations, ainsi que l'effet sommital (sommet isolé ou crête). En Afrique du Sud, c'est principalement un gradient sud-ouest/nord-est dans les précipitations qui ressort, atténuant l'influence de la topographie. Ce gradient est toutefois moins marqué en fin de saison des pluies.
Dans un deuxième temps, le modèle de précipitation est amélioré par la modélisation géostatistique des erreurs du modèle statistique. Cette combinaison aboutit à un modèle multiplicatif, servant à reconstituer, pour les cartographier, des champs pluviométriques mensuels moyens, dans chacune des régions. La cartographie obtenue montre des capacités plus que satisfaisantes du modèle à reproduire la variabilité spatiale des précipitations moyennes, notamment en Afrique de l'Est.
Dans un troisième temps, l'évolution interannuelle de l'organisation des précipitations mensuelles en fonction du relief est étudiée. D'une année sur l'autre, une partie inégale de la distribution des précipitations est expliquée par les modèles de précipitations. Une méthodologie originale est aussi mise en place afin de déterminer s'il existe des distributions spatiales récurrentes des précipitations (des modes), liées aux mêmes descripteurs du relief. Dans cette recherche de modes récurrents dans l'organisation spatiale des précipitations ne ressortent, en Afrique de l'Est, que les mois de transition entre saison pluvieuse et saison sèche. Ces modes sont associés à des anomalies récurrentes dans la circulation atmosphérique de plus large échelle, principalement liées aux phases d'installation/retrait des moussons d'été et d'hiver.
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Dates et versions

tel-00332970 , version 1 (22-10-2008)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00332970 , version 1

Citer

Pascal Oettli. Précipitations et relief en Afrique orientale et australe : modélisations statistiques et géostatistiques.. Géographie. Université de Bourgogne, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00332970⟩
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