Variabilité et structure des précipitations au Sahel, apport des radars météorologiques et des réseaux hertziens commerciaux - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

Sahel rainfall variability and structure, contribution of weather radars and commercial microwave networks

Variabilité et structure des précipitations au Sahel, apport des radars météorologiques et des réseaux hertziens commerciaux

Résumé

In West Africa, rainfall is an essential element for the economic growth of countries and their populations. Driven by a monsoon regime, rainfall is concentrated from May to October. Depending on their intensity and their spatial and temporal distribution, they can lead to the development of rain-fed agriculture, but also lead to food, economic and human losses when they cause severe flooding. In the context of current and future climate change, the region is expected to be more frequently affected by extreme events. This thesis contributes to provide elements to improve the quality of precipitation estimates in a poorly instrumented region of the world. Measurements from the MIT weather radar, deployed during the AMMA 2006-2007 campaign in Niamey, are treated following two methodological approaches in order to extend quantitative precipitation estimates (QPE) beyond the AMMA-CATCH rain gauge network. Rainfall measurement is also addressed using the telecommunication links of cell phone operators. For the first time in West Africa, the method is validated on a microwave link northeast of Ouagadougou by comparison with a rain gauge and Xport radar. Over the two months under consideration, 95% of the cumulative rainfall was estimated using this method, with a low number of false alarms or non-detections. At the scale of the event, the results are mixed depending on the events.Furthermore, in order to document the icy microphysics of mesoscale convective systems (MCS) in the Sahel, the polarimetric measurements of the Xport radar were also used to validate the particle identification algorithm (HID). The estimated solid particle distributions, in terms of graupels and aggregates, were compared with in situ measurements acquired during instrumented flights performed during the Megha Tropics pre-validation campaign in Niamey in August 2010. Synthetic variables, obtained by a T-matrix modeling from shape and density characteristics measured by the airborne probes during the flights, confirmed these results.
En Afrique de l’Ouest, la pluie est un élément essentiel de croissance économique des pays et de leurs populations. Pilotées par un régime de mousson, les précipitations se concentrent de mai à octobre. Suivant leur intensité et leur répartition spatiale et temporelle, elles peuvent engendrer l’essor d’une agriculture pluviale, ou conduire à des pertes alimentaires, économiques et humaines dès lors qu’elles sont à l’origine d’inondations sévères. Dans le contexte du changement climatique actuel et à venir, la région devrait être plus fréquemment touché par des événements extrêmes. Cette thèse contribue à fournir des éléments pour permettre d’accroître la qualité des estimations de précipitation dans une région du monde faiblement instrumentée. Les mesures du radar météorologique du MIT, déployé durant la campagne AMMA 2006-2007 à Niamey, sont traitées suivant deux approches méthodologiques afin d’étendre les estimations quantitatives des précipitations (QPE) au-delà du réseau de pluviographes AMMA-CATCH. La mesure de la pluie est également abordée à l’aide des liens de télécommunication des opérateurs de téléphonie mobile. Pour la première fois, en Afrique de l’Ouest, la méthode est validée sur un lien au nord-est de Ouagadougou par comparaison avec un pluviographe et le radar Xport. Sur l’ensemble des deux mois considérés, 95% du cumul de précipitation ont pu être estimés grâce à cette méthode, avec un nombre faible de fausses alertes, ou de non-détections. A l’échelle de l’événement, les résultats sont sensiblement plus mitigés suivant les événements.Par ailleurs, afin de documenter la microphysique glacée des systèmes convectifs de mésoéchelle (MCS) au Sahel, les mesures polarimétriques du radar Xport ont également servi à la validation de l’algorithme d’identification de particule (HID). Les distributions estimées de particules solides, en termes de graupels et d’agrégats, ont été confrontées aux mesures in situ acquises lors des vols instrumentés réalisés durant la pré-campagne de validation Mégha Tropiques à Niamey en août 2010. Des variables synthétiques obtenues par une modélisation T-matrix à partir des caractéristiques de forme et de densité mesurées par les sondes aéroportées au cours des vols ont conforté ces résultats.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03187550 , version 1 (01-04-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03187550 , version 1

Citer

Frederic Cazenave. Variabilité et structure des précipitations au Sahel, apport des radars météorologiques et des réseaux hertziens commerciaux. Climatologie. Université Grenoble Alpes [2020-..], 2020. Français. ⟨NNT : 2020GRALU032⟩. ⟨tel-03187550⟩
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