Modélisation de l'invariance d'échelle des champs de pluie sahéliens : application aux algorithmes d'estimation et aux études de variabilité climatique

Modeling of the scale invariance of Sahelian rainfields : application to estimation algorithms and climatic variability studies

• Auteur / Autrice : Abdou Ali
• Direction : Thierry Lebel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océan, atmosphère, hydrologie
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Résumé

Cette thèse porte sur l'élaboration d'un modèle d'invariance d'échelles de la structure spatiale des champs de pluie dans un contexte géostatistique et de son application pour évaluer des produits pluviométriques au Sahel. En identifiant les variabilités interne et externe des événement pluvieux comme des invariants climatologiques, une relation analytique permet de déduire la structure spatiale des champs pluri-événementiels en fonction du nombre d'événements. Le modèle ainsi établi a servi de cadre conceptuel pour définir une fonction d'erreur d'estimation des pluies. Une analyse comparative des méthodes de krigeage a, par ailleurs, permis de calculer de manière réaliste des valeurs de référence pour calibrer et valider la fonction d'erreur. Celle-ci est utilisée pour évaluer les réseaux pluviométriques et intercomparer des produits issus de l'estimation des pluies par satellite. Dans une dernière partie, les bases d'un modèle conceptuel régional de simulation des pluies en zone sahélienne, prenant en compte la dynamique des systèmes convectifs pluviogènes, sont proposées. Ce modèle servira à terme à produire des scénarios pluviométriques aux échelles régionales pour tester l'impact hydrologique ou agronomique de la variabilité climatique.

This thesis relates to the development of a scale invariant model for the spatial structure of Sahelian rainfields in a geostatistical context and its application for the evaluation of rainfall products. By considering the internal and external variability of the rain event to be invariant in the climatological sense, an analytical relationship makes it possible to deduce the spatial structure of cumulative event rainfields according to the number of events. The model is then used as the conceptual framework to define an error function for rainfall estimation. On the other hand, a comparative analysis of kriging methods have made it possible to calculate, in a realistic manner, both the reference values for calibration and the validation of the error function. This error function is then used for the evaluation of the existing raingauge networks and the intercomparison of satellite rainfall products. Finally, the basis of a conceptual regional model for rainfall simulation in the Sahel is proposed, taking the dynamics of the convective rain systems into account. Upon completion, this model may be used to produce rainfall scenarios at the regional scale, in order to test the hydrological or agronomic impact of climatic variability