Depuis 2005, le Mato Grosso est devenu le premier Etat producteur de soja du Brésil. Cette évolution est le résultat de la progression d'un front pionnier qui a apporté un développement socioéconomique indéniable, mais a entraîné une déforestation intense. Cette thèse vise à définir l'état des interactions climat / société au Mato Grosso en déterminant le rôle de la dynamique du soja en tant que moteur du front pionnier et en évaluant comment les précipitations sont un facteur guidant l'évolution des territoires du soja. Ces dynamiques sont étudiées à partir de classifications de séries temporelles de données satellitaires MODIS TERRA/EVI. Les résultats indiquent que l'expansion agricole entre 2000 et 2007 explique 12% de la déforestation au Mato Grosso ; 71% des nouvelles cultures de soja au Mato Grosso ont été semées sur des parcelles anciennement défrichées. Actuellement, le secteur agricole semble rentrer dans une nouvelle phase de développement axée sur l'intensification agricole : 46% de l'augmentation de la production agricole est due à des changements de pratiques culturales. Ceci est la conséquence de l'adoption de systèmes de production en double cultures commerciales qui concernent 30% des surfaces agricoles en 2007 (contre 6% en 2000). Ces changements sont affectés par une forte variabilité spatiale qui est notamment liée aux conditions pluviométriques (cumul annuel, début, fin et durée de la saison des pluies). Celles-ci sont déterminées à partir des estimations de précipitations des produits TRMM 3B42. Les résultats démontrent que les régions les plus intensives sont celles où la saison des pluies est la plus longue et où le volume précipité est le plus important.

207 postes pluviométriques de l'Agence brésilienne sur l'eau (ANA) dans le sud de l'Amazonie et au nord du Cerrado sont analysés, tout en utilisant des tests non-paramétriques de Pettitt qui identifie les ruptures dans les séries chronologiques de pluviométrie, le test de Mann-Kendall qui détecte des tendances annuelles et saisonnières des indices pluviométriques, ainsi qu'un modèle de régression linéaire qui identifie les tendances subtiles de croissance ou décroissance dans les précipitations. Le test de Pettitt a indiqué 16% des ruptures dans les séries chronologiques des précipitations, et le test mensuel/saisonnière de Mann-Kendall a mis en évidence que 41% des postes ont des tendances négatives, principalement dans les saisons de transition (début et fin de la saison de pluie). Le modèle de régression linéaire a montré que 63% des données ont présenté des tendances négatives. Et en fine échelle les données temporelles nous ont permis d'identifier les dates de début et fin de la saison des pluies. Les résultats suggèrent qu'il existe de forts contrastes entre l'Amazonie et le Cerrado. Cette analyse chronologique a également indiqué que durant la période couverte par l'étude il y a eu un retard dans le début de la saison des pluies pour 84% des postes pluviométriques, et pour la fin un décalage prématuré de 76%, et pour son ampleur une diminution en 88%. L'analyse de krigeage exponentielle ordinaire des postes pluviométriques dans les zones déboisées a également révélé qu'il y a d'importantes chances que la déforestation soit un adjuvant à l'affaiblissement de la saison des pluies, en particulier dans les zones fortement déboisées de l'État de Mato Grosso et les régions au nord de l'État de Rondônia. Dans ce travail, des séries chronologiques des précipitations sont mises en corrélation avec des données d'occupation du sol, acquises par des images satellites Landsat 5, à partir d'une perspective temporelle. Cette analyse des zones tampons (1-50km) est divisée par 3 périodes de couverture forestière (avant 1997, parmi 1997-2010 et 2010) a indiqué que sur le plan local, au niveau des précipitations, il n'existe pas de corrélation. Pourtant, la méthodologie des zones tampons a suggéré que dans les grandes zones forestières, elle peut éventuellement s'appliquer. Malgré que les données climatiques ne montrent pas decorrélation significative avec les données de la couverture forestière, les analyses de Pettit, Mann-Kendall, la régression linéaire et l'identification de la saison des pluies rejoignent des découvertes récentes sur les modèles de circulation de large-échelle

207 postes pluviométriques de l’Agence brésilienne sur l’eau (ANA) dans le sud de l'Amazonie et au nord du Cerrado sont analysés, tout en utilisant des tests non-paramétriques de Pettitt qui identifie les ruptures dans les séries chronologiques de pluviométrie, le test de Mann-Kendall qui détecte des tendances annuelles et saisonnières des indices pluviométriques, ainsi qu’un modèle de régression linéaire qui identifie les tendances subtiles de croissance ou décroissance dans les précipitations. Le test de Pettitt a indiqué 16% des ruptures dans les séries chronologiques des précipitations, et le test mensuel/saisonnière de Mann-Kendall a mis en évidence que 41% des postes ont des tendances négatives, principalement dans les saisons de transition (début et fin de la saison de pluie). Le modèle de régression linéaire a montré que 63% des données ont présenté des tendances négatives. Et en fine échelle les données temporelles nous ont permis d’identifier les dates de début et fin de la saison des pluies. Les résultats suggèrent qu'il existe de forts contrastes entre l'Amazonie et le Cerrado. Cette analyse chronologique a également indiqué que durant la période couverte par l’étude il y a eu un retard dans le début de la saison des pluies pour 84% des postes pluviométriques, et pour la fin un décalage prématuré de 76%, et pour son ampleur une diminution en 88%. L’analyse de krigeage exponentielle ordinaire des postes pluviométriques dans les zones déboisées a également révélé qu’il y a d’importantes chances que la déforestation soit un adjuvant à l'affaiblissement de la saison des pluies, en particulier dans les zones fortement déboisées de l’État de Mato Grosso et les régions au nord de l’État de Rondônia. Dans ce travail, des séries chronologiques des précipitations sont mises en corrélation avec des données d’occupation du sol, acquises par des images satellites Landsat 5, à partir d'une perspective temporelle. Cette analyse des zones tampons (1-50km) est divisée par 3 périodes de couverture forestière (avant 1997, parmi 1997-2010 et 2010) a indiqué que sur le plan local, au niveau des précipitations, il n’existe pas de corrélation. Pourtant, la méthodologie des zones tampons a suggéré que dans les grandes zones forestières, elle peut éventuellement s’appliquer. Malgré que les données climatiques ne montrent pas decorrélation significative avec les données de la couverture forestière, les analyses de Pettit, Mann-Kendall, la régression linéaire et l'identification de la saison des pluies rejoignent des découvertes récentes sur les modèles de circulation de large-échelle / 207 Rain Gauges (RG) of the Brazilian National Agency for Water (ANA) were analyzed using statistical non-parametrical tests. The Pettitt’s test identified ruptures in the chronological rainfall series, while the Mann-Kendall’s test detected annual and seasonal tendencies in rainfall indexes and a linear regression analysis identified slight gain or loss in precipitation. Pettitt’s test indicated 16% of ruptures in the chronological rainfall series at the same time as Mann-Kendall’s monthly test put in evidence 41% of the RG having negative trends in transition seasons (onset and offset of the rainy season). Lastly the linear regression analysis showed 63% of data having negative trends. Additionally the dates of onset and offset of the rainy season were identified and its results submitted to Mann-Kendall’s and the linear regression approach. The data suggests strong contrasts between the Southern Amazon and the Northern Cerrado showing a delay on the onset of the rainy season for 84% of the RG, a premature offset for 76% and a reduction in the rainfall seasonal extend for 88%. An exponential ordinary kriging analysis of RG in deforested areas also revealed major chances of deforestation areas working as an adjuvant in the weakening of the rainy season- especially in highly deforested areas of the Mato Grosso State and the northern Rondônia. Aiming to build a tool to detect interactions between land surface and rainfall patterns the207 RG were correlated through a buffer zones analysis with land use data acquired from satellite LANDSAT 5. The time frame previously selected was divided into three periods of forest cover (before 1997, between 1997-2010 and acumulated for 2010). The cross-related buffer zones analysis (1-50km) indicated at local level that precipitation patterns are not well correlated to forest cover. Yet the buffer zones methodology suggested that as larger the forest areas are, larger are the probabilities of those influencing precipitation at regional scale, contrary to forest fragments in local level. Despite the climatic data in the buffer analyzes do not reveal significant correlation to forest cover, the statistic Pettit and Mann-Kendall tests, the linear regression analyzes and the identification of the rainy season, confirmed a fine linkage with recent findings which focus large-scale circulation models including forest cover as a variable / Este estudo analisou 207 estações pluviométricas da Agência Nacional das Águas (ANA) no Sul da Amazônia e no Cerrado no período de 1970-2010, utiizando-se dos testes estatísticos não-paramétricos de Pettitt que identifica rupturas nas séries cronológicas pluviométricas, o teste de Mann-Kendall que detecta tendências anuais e sazonais dos índices pluviométricos, e uma análise de regressão linear que identifica tendências sutis de acréscimo ou decréscimo nas precipitações. O teste de Pettitt indicou um total de 16% de rupturas nas séries cronológicas de chuva enquanto que o teste sazonal/mensal de Mann-Kendall coloca em evidência que 41% das estações apresentam tendências negativas principalmente nas estações de transição (início e fim da estação chuvosa). Já a análise de regressão linear indicou que 63% dos dados apresentam tendências negativas nas precipitações. Como complemento também foram identificadas as datas do início e fim da estação chuvosa. Esta se deu por meio da adaptação de método estatístico atrelado às análise de tendências de Mann-Kendall e de regressão linear. Os resultados sugerem fortes contrastes entre o Sul Amazônico e o Cerrado. Esta análise cronológica do período chuvoso indicou o atraso significativo no início da estação chuvosa para 84% das estações, e um fim prematuro em 76%, além da redução do período em 88% dos casos. Por fim, foi desenvolvido,examinado e verificado a correlação de dados climáticos e cobertura do solo através da análise climática oriunda da regressão linear, e da classificação do uso da terra adquiridos do satélite LANDSAT 5 a partir de uma perspectiva temporal. A correlação dos dados delimitados por zonas tampão de 1-50km e divididos em 3 períodos cronológicos anteriores a 1997, entre 1997-2010 e o acumulado de 2010 contemplam o total de floresta. As análises indicam que os padrões de precipitação local não são correlacionados diretamente a cobertura florestal. No entanto, a metodologia de zonas tampão sugere que quanto maiores as áreas de floresta, maiores são as probabilidades destas influenciarem as precipitações, ao contrário de pequenos fragmentos florestais como indicado nos resultados das correlações até 50km. Apesar dos dados climáticos não mostrarem correlação significativa com os dados da cobertura florestal, as análises dos testes de Pettit, Mann-Kendall, regressão linear e de identificação do período chuvoso vão em direção de descobertas recentes com foco nos modelos de circulação em larga-escala, que incluem a cobertura florestal como variável

L'objectif principal de ce travail a été de faire le diagnostic de la variabilité du système de mousson lors de son installation sur l'Afrique de l'Ouest et d'en mesurer la prévisibilité. Nous avons tout d'abord cherché si les fluctuations pluviométriques d'une année pouvaient être partiellement sous le contrôle d'une mémoire à long terme via des interactions entre surface continentale et atmosphère. Les résultats sont dépendants des jeux de données. Alors que l'humidité des sols des réanalyses ERA40 montre peu de sensibilité à l'excès pluviométrique automnal les données du SWI et les réanalyses NCEP-DOE AMIP-II révèlent que des anomalies positives automnales peuvent avoir des répercussions sur l'humidité des sols superficiels jusqu'en mai en zone soudanienne. Ces anomalies changent drastiquement les gradients horizontaux d'énergie dans les basses couches. La fin de la saison des pluies semble donc cruciale, aussi bien pour les conditions initiales de surface de la mousson suivante que pour les paramètres dynamiques de la mousson et les précipitations associées. Lors de son installation sur le continent le système de mousson enregistre des fluctuations caractérisées par une alternance entre les phases actives (pendant lesquelles les précipitations augmentent) et les pauses (pendant lesquelles les pluies stagnent, voire décroissent). Deux méthodes différentes de caractérisation et datation de ces fluctuations ont été mises au point sur deux jeux de données (CMAP et GPCP) apportant des résultats concordants. Les pauses significatives sont généralement au nombre de quatre. En moyenne, la 1ère est comprise entre le 19 mars et le 8 avril, la 2ème entre le 28 avril et le 13 mai, la 3ème entre le 2 juin et le 27 juin et, enfin, la 4ème entre le 22 juillet et le 11 août. La synchronisation entre les zones soudano-sahéliennes et guinéenne (pauses n°1 et n°2) permet de réviser la vision classique de la modulation intrasaisonnière de la mousson ouest-africaine et suggère que les événements détectés localement s'inscrivent dans une dynamique de plus large échelle. L'existence de ce type de modulation a également été prouvée au Sénégal où il a été démontré d'autre part que la péjoration pluviométrique (à partir de la fin des 60's) n'a ni modifié le schéma d'alternance « pauses/phases actives », ni son organisation annuelle (calendrier). Suite à la mise au point d'une méthode de détection du démarrage de la saison des pluies soudano-sahélienne une étude de prévisibilité a été effectuée. La détection s'est appuyée sur un indice décrivant la migration latitudinale de la ZCIT. En moyenne, la date de démarrage intervient entre les 22 et 23 juin. Le démarrage de la saison des pluies soudano-sahélienne est particulièrement sensible aux modulations de l'intensité des gradients de pression, de précipitations et d'énergie statique humide à 1 000 hPa. La meilleure modélisation statistique, basée sur les précipitations, permet d'expliquer 73 % de variance. Enfin, l'impact des paramètres climatiques sur la présence et l'abondance saisonnière des principaux vecteurs du paludisme a été recherché à Ndiop (Siné Saloum, Sénégal). Dans ce village, le complexe An. gambiae s.l. prédomine sur An. funestus. Le trait commun de la variabilité interannuelle de ces deux espèces est l'importante augmentation du nombre d'attaques lors de l'année 1999. Pour An. funestus, il s'agit, à cette latitude, du retour en nombre car il avait presque totalement disparu depuis la sécheresse. L'analyse de la relation entre précipitations et premières attaques vectorielles annuelles montre des résultats peu stables s'expliquant par : la non-prise en compte de paramètres primordiaux non mesurés localement (température et hygrométrie in situ, hauteur des mares, etc.) et la représentativité insuffisante de l'indice de précipitations utilisé par rapport à l'environnement pluviométrique réellement observé à plus petite échelle. Le phénomène de recrudescence vectorielle de 1999 trouve son origine dans les importantes précipitations des mois d'août, septembre et octobre ayant entraîné les plus grands cumuls pluviométriques annuels de la période 1993-1998. Dès septembre, l'humidité des sols associée a certainement joué un rôle important dans l'augmentation des densités agressives. La cartographie des anomalies de ces paramètres a suggéré que cet événement a pu potentiellement intervenir dans de nombreuses zones de la frange soudano-sahélienne. En termes de prévisibilité, il a été montré qu'aux pas de temps interannuel et intrasaisonnier, les densités d'An. gambiae s.l. peuvent être correctement reproduites. Au contraire, les densités d'An. funestus, vu ses préférences écologiques, ne sont pas très bien simulées par les modèles statistiques en raison de la mauvaise prise en compte des précipitations sur le long terme.

Ce travail de thèse a un double objectif : (i) combler le manque de connaissances concernant la cohérence spatiale et la prévisibilité potentielle de descripteurs intrasaisonniers (DIS) de la saison des pluies en Afrique soudano-sahélienne. Les descripteurs retenus sont le cumul saisonnier (S), l’occurrence des jours pluvieux > 1 mm (O), l’intensité moyenne des pluies journalières (I), les dates de démarrage (DSP) et de fin (FSP) de la saison des pluies, la durée moyenne des séquences sèches (DSS) et humides (DSH) ; (ii) documenter la relation climat-agriculture et en particulier celle entre variabilité intrasaisonnière des pluies et rendements, à partir de l’exemple de la culture du mil dans la région de Niamey. À partir des enregistrements pluviométriques journaliers (1950-2000) issus de la base FRIENDAOC documentant un réseau de 136 stations localisées au Sénégal, Mali, Burkina Faso et Niger, la cohérence spatiale à l’échelle interannuelle, a été estimée par divers scores statistiques (DOF, var[SAI], ACP, corrélations). Elle apparaît contrastée entre les descripteurs intrasaisonniers. Les anomalies de cumul saisonnier et d’occurrence des jours pluvieux > 1 mm présentent une forte cohérence spatiale d’une année sur l’autre. À l’inverse, la cohérence spatiale les anomalies interannuelles de l intensité moyenne des pluies journalières, des dates de démarrage et de fin de la saison des pluies, et de la durée moyenne des séquences sèches et humides est faible. Ainsi, le signal interannuel régional du cumul saisonnier semble principalement lié à une modulation systématique en phase de l’occurrence des jours pluvieux > 1 mm. La prévisibilité potentielle de S, O, DSP et FSP, estimée à partir des précipitations issues de 24 simulations du MCG ECHAM 4.5 forcé par les TSO historiques, est faible. Par contre, l'application de modèles statistico-dynamiques basés sur les précipitations ou la dynamique atmosphérique simulées permet d'améliorer les scores de performance pour le cumul saisonnier et l’occurrence des jours de pluies > 1 mm.Enfin, à partir d’enquêtes et de suivis menés en milieu agricole sur la culture du mil, ainsi que d’enregistrements pluviométriques journaliers sur l’observatoire AMMA-CATCH Niger entre 2004 et 2007, une analyse de la relation entre date de semis, date de démarrage de la saison des pluies et rendements finaux a été réalisée. Les résultats montrent que (i) la plupart des agriculteurs attendent le premier événement pluvieux recueillant au moins 10 mm en deux jours pour semer ; (ii) les vagues de semis sont généralement synchronisées sur le démarrage méso-échelle de la saison des pluies plutôt que sur le démarrage agronomique et (iii) la sensibilité du rendement en grains, testée à partir de simulations du modèle agronomique SARRA-H, pour différentes dates de semis (semis observé, date de démarrage de la saison des pluies), est faible. / The aim of this thesis is twofold : (i) fill a lack of knowledge about the spatial coherence and seasonal predictability of the intraseasonal characteristics (ISC) of the soudano-sahelian rainy season. These ISC are the seasonal rainfall amount (S), the daily rainfall frequency > 1 mm (O), the daily rainfall mean intensity (I), the dates of the onset and withdrawal of the rainy season, the mean length of the dry (LDS) and/or wet spells (LWS) ; (ii) document the climate-agriculture relationship over the Niamey area based on the millet crop example.From FRIEND-AOC daily rainfall records (1950-2000) for a 136 stations-network located in Senegal, Mali, Burkina-Faso and Niger, the spatial coherence, estimated through DOF, var[SAI], EOF, correlation, is not equivalent between the intra-seasonal characteristics. Seasonal rainfall and daily rainfall frequency anomalies have a substantial interannual spatial coherence. Conversely, the spatial coherence of daily mean intensity, onset and withdrawal dates of the rainy season and mean length of dry/wet spells interannual anomalies is weak. Consequently, the regional signal of the seasonal amount interannual variability seems mainly related to the in-phase modulation of the daily rainfall frequency. Potential predictability of seasonal amount, daily rainfall frequency, onset and withdrawal dates of the rainy season estimated from a 24-member ensemble of simulations made with the ECHAM 4.5 GCM forced by observed SSTs, is poor. On the other hand, the use of a model output statistics approached based on simulated rainfall or atmospheric dynamics enhances the skill of the seasonal amount and daily rainfall frequency hindcasts.Lastly, the relationship between the sowing date – rainy season onset date – and yield has been analysed using data collected from on-farm surveys of pearl millet crops, and rain-gauges records between 2004 to 2007 over the AMMA-CATCH Niger supersite. Results show that: (i) most of the farmers wait for the first rainy event greater than 10 mm to sow; (ii) the sowing waves are usually synchronized with the mesoscale onset date rather than the agronomic onset date; (iii) the sensitivity of grain yields, evaluated from SARRA-H crop model simulations initialized with different sowing dates (i.e. observed sowing date, agronomic and hydrologic onset date), is weak.

Cette étude consiste en une description de la variabilité du régime pluviométrique dans la zone sahélienne de l'Afrique de l'Ouest et à une évaluation des impacts de cette variabilité sur les ressources en eau de la région à travers une série de modélisations hydrologiques. En effet, les résultats de plusieurs études sur la variabilité pluviométrique au Sahel au cours des cinq dernières décennies (1961-2009) montrent une baisse significative de la pluviométrie annuelle depuis 1970. Ce déficit pluviométrique a entraîné une situation de stress hydrique sévère dans la région. Burkina Faso, pays sahélien, se trouve affecté par cette situation de sécheresse continue. Ainsi, pour la caractérisation de la situation climatique à l'échelle du pays, nous avons analysé les données pluviométriques des dix stations synoptiques du pays à travers une discrétisation de la saison des pluies en plusieurs caractéristiques relatives à la période de la saison, à la fréquence et à l'intensité des pluies, et aux séquences sèches. La détermination de ces caractéristiques dans les données pluviométriques observées et dans les données simulées par cinq modèles climatiques régionaux (CCLM, HadRM3P, RACMO, RCA et REMO) mis en œuvre sous le scénario A1B de IPCC, a permis d'évaluer la représentativité des simulations pluviométriques sur le territoire burkinabé. Les simulations pluviométriques se caractérisent par une fréquence élevée de pluies de faibles intensités (comprises entre 0.1 mm/jour et 5 mm/jour), et des intensités très élevées pour les pluies maximales journalières. Cependant, l'application d'une méthode de correction (quantile-quantile) à ces simulations a permis de réduire significativement les différents biais et de produire des données pluviométriques similaires aux données observées sur la période 1961-2009. L'analyse de la variabilité pluviométrique future sur la période de prédiction de 2021-2050 en comparaison avec la période de référence de 1971-2000 montre diverses tendances pour l'évolution de la pluviométrie annuelle : une tendance significative à la baisse pour deux modèles et une tendance significative à la hausse pour deux autres modèles. Les différents changements significatifs de la pluviométrie annuelle corroborent soit avec une baisse de la fréquence des pluies, soit avec une hausse des intensités des pluies. Cependant, trois consensus se dégagent parmi les cinq modèles : une baisse de la fréquence des faibles pluies (0.1 à 5 mm/jr), un allongement de la durée moyenne des séquences sèches et une fin tardive des saisons de pluies. Aussi, quatre modèles montrent une augmentation des intensités de fortes pluies (>50 mm/jr). D'autre part les cinq modèles climatiques montrent une tendance à la hausse de l'évapotranspiration potentielle (ETP) annuelle sur la période 1961-2050. Les impacts des changements du champ des pluies et de la hausse de l'ETP sur le régime hydrologique de la partie sahélienne du bassin du Nakanbé au Burkina Faso (bassin versant de la station hydrométrique de Wayen) sont évalués à l'aide de deux modèles hydrologiques, GR2M et ORCHIDEE. Le modèle GR2M, calé et validé sur la période 1978-1999 reproduit de façon pertinente le bilan hydrologique du bassin alors qu'une procédure de répartition des écoulements simulés fut élaborée pour la validation des simulations du modèle ORCHIDEE. La mise en uvre de deux modèles hydrologiques sous les conditions climatiques d'une baisse de la pluviométrie annuelle a montré une situation hydrologique contraignante avec une baisse des écoulements et de la recharge de la nappe, et une augmentation du taux de l'évaporation dans le bilan hydrologique du bassin. Cependant, l'ampleur des impacts hydrologiques dépendent de la nature du changement dans les deux principales caractéristiques de la saison des pluies : la fréquence et l'intensité des pluies. Ainsi, une baisse de l'intensité des pluies est beaucoup plus préjudiciable à la disponibilité des ressources en eau sur le bassin avec un taux plus important de l'évapotranspiration et une réduction plus importante des ruissellements et de la recharge des nappes.

Dans les pays du Sud ruraux et à faibles revenus, la vulnérabilité des zones agricoles pluviales, face à la variabilité pluviométrique, nécessite de trouver des solutions efficaces pour limiter les effets des aléas climatiques sur les récoltes. La prévision des caractéristiques des saisons des pluies quelque temps avant leur démarrage devrait aider à l’établissement de stratégies agricoles d’adaptation aux aléas pluviométriques. C’est à cet objectif que s’attache ce travail, appliqué à l’Afrique de l’Est (Kenya et nord de la Tanzanie), et articulé en 3 parties :- Définir et comprendre le comportement des descripteurs intra saisonniers (DIS) qui feront l’objet de l’étude de prévisibilité. Un travail spécifique a permis le développement d’une nouvelle approche méthodologique dans la manière de définir les démarrages (DSP) et fins (FSP) de saisons des pluies à l’échelle régionale. Cette approche basée sur une analyse multivariée, permet de s’affranchir des choix subjectifs de seuils pluviométriques imposés par les définitions communément utilisée en agro-climatologie. Une analyse de cohérence spatiale à l’échelle inter annuelle montre que, pour les deux saisons des pluies (long rains et short rains), le cumul saisonnier et le nombre de jours de pluie présentent une forte cohérence spatiale, tandis qu’elle est plus modérée pour le démarrage et fin des saisons et faible pour l’intensité quotidienne moyenne.- Analyser la prévisibilité des DIS aux 2 échelles spatiales régionale et locale en s’appuyant sur les simulations numériques du modèle climatique global ECHAM 4.5. Les précipitations quotidiennes simulées par le modèle, même après correction des biais, ne permettent pas d’appréhender correctement la variabilité interannuelle des DIS. Une spécification de la variabilité des DSP et FSP menée par le biais de modèles statistiques construits à partir d’indices climatiques observés, présuppose une prévisibilité modérée des deux descripteurs à l’échelle locale (régionale), et cela quelle que soit la saison. Le développement de modèles statistico-dynamiques à partir des champs de vents simulés par ECHAM 4.5, en mode forcé par les températures marines observées d’une part et prévues d’autre part, montre également des performances faibles localement et régionalement. - Explorer la manière dont la variabilité spatio-temporelle des paramètres climatiques et environnementaux module la variabilité des rendements de sorgho. Ces rendements sont simulés par le modèle agronomique SARRA-H à partir de données climatiques observées (1973-2001) dans 3 stations localisées à différentes altitudes le long des pentes orientales du Mt Kenya. Le cumul précipité et la durée de la saison expliquent une part importante de la variabilité des rendements. D’autres variables apparaissent comme jouant un rôle non négligeable ; le nombre de jours de pluies, l’intensité quotidienne moyenne ou encore certains DIS relatifs à l’organisation temporelle des pluies au sein d’une saison en font partie. L’influence des autres variables météorologiques est seulement visible pour les ‘long rains’ avec une covariation négative entre les rendements et les températures maximales ou, le rayonnement global. La date de semis semble jouer un rôle dans la modulation des rendements pour les stations de haute et moyenne altitudes, mais avec des différences notables entre les deux saisons des pluies. / In Southern countries with rural low income populations, the vulnerability of rainfed agriculture to rainfall variability requires effective solutions to mitigate the effects of climatic hazards on crops. Predicting the characteristics of rainy seasons some time before they start should help the establishment of agricultural adaptation strategies to rainfall hazards. This is the objective of the present study, focused on East Africa (Kenya and northern Tanzania), and divided in three parts:- Define and document intra-seasonal descriptors (ISD) that will be considered in the predictability study. A new methodological approach has been developed in order to define the onset date (ORS) and the cessation date (CRS) of the rainy seasons at the regional level. Based on a multivariate analysis, it eliminates the subjective choice of rainfall thresholds imposed by the definitions commonly used in agroclimatology. An analysis of spatial coherence at interannual time-scale shows that for the two rainy seasons ("long rains" and "short rains"), the seasonal amount and the number of rainy days have a high spatial coherence, while it is medium for the onset and cessation dates and low for the average daily rainfall intensity.- Analyze the predictability of the ISD at both regional and local scales based on numerical simulations from the global climate model ECHAM 4.5. Daily precipitation simulated by the model, even after bias correction, do not correctly capture the IDS interannual variability. A specification of the ORS and CRS variability using statistical models applied to observed climate indices, suggests quite a low predictability of the descriptors at the local (regional) scale, regardless of the season. The development of statistical-dynamical models from wind fields simulated by ECHAM 4.5, in experiments forced by either observed or predicted sea temperatures, also shows quite poor skills locally and regionally.- Explore how the space-time variability of climatic and environmental factors modulate the variations of sorghum yields. Crop yields are simulated by the agronomic model SARRA-H using observed climate data (1973-2001) at three stations located at different elevations along the eastern slopes of Mt Kenya. The seasonal rainfall accumulation and the duration of the season account for a large part of the yields variability. Other rainfall variables also play a significant role, among which the number of rainy days, the average daily intensity and some ISD related to the temporal organization of rainfall within the season. The influence of other meteorological variables is only found during the long rains, in the form of a negative correlation between yields and both maximum temperature and global radiation. Sowing dates seem to play a role in modulating yields for high and medium altitude stations, but with notable differences between the two rainy seasons.

Ce travail de thèse a un double objectif : (i) combler le manque de connaissances concernant la cohérence spatiale et la prévisibilité potentielle de descripteurs intrasaisonniers (DIS) de la saison des pluies en Afrique soudano-sahélienne. Les descripteurs retenus sont le cumul saisonnier (S), l'occurrence des jours pluvieux > 1 mm (O), l'intensité moyenne des pluies journalières (I), les dates de démarrage (DSP) et de fin (FSP) de la saison des pluies, la durée moyenne des séquences sèches (DSS) et humides (DSH) ; (ii) documenter la relation climat-agriculture et en particulier celle entre variabilité intrasaisonnière des pluies et rendements, à partir de l'exemple de la culture du mil dans la région de Niamey. À partir des enregistrements pluviométriques journaliers (1950-2000) issus de la base FRIENDAOC documentant un réseau de 136 stations localisées au Sénégal, Mali, Burkina Faso et Niger, la cohérence spatiale à l'échelle interannuelle, a été estimée par divers scores statistiques (DOF, var[SAI], ACP, corrélations). Elle apparaît contrastée entre les descripteurs intrasaisonniers. Les anomalies de cumul saisonnier et d'occurrence des jours pluvieux > 1 mm présentent une forte cohérence spatiale d'une année sur l'autre. À l'inverse, la cohérence spatiale les anomalies interannuelles de l intensité moyenne des pluies journalières, des dates de démarrage et de fin de la saison des pluies, et de la durée moyenne des séquences sèches et humides est faible. Ainsi, le signal interannuel régional du cumul saisonnier semble principalement lié à une modulation systématique en phase de l'occurrence des jours pluvieux > 1 mm. La prévisibilité potentielle de S, O, DSP et FSP, estimée à partir des précipitations issues de 24 simulations du MCG ECHAM 4.5 forcé par les TSO historiques, est faible. Par contre, l'application de modèles statistico-dynamiques basés sur les précipitations ou la dynamique atmosphérique simulées permet d'améliorer les scores de performance pour le cumul saisonnier et l'occurrence des jours de pluies > 1 mm.Enfin, à partir d'enquêtes et de suivis menés en milieu agricole sur la culture du mil, ainsi que d'enregistrements pluviométriques journaliers sur l'observatoire AMMA-CATCH Niger entre 2004 et 2007, une analyse de la relation entre date de semis, date de démarrage de la saison des pluies et rendements finaux a été réalisée. Les résultats montrent que (i) la plupart des agriculteurs attendent le premier événement pluvieux recueillant au moins 10 mm en deux jours pour semer ; (ii) les vagues de semis sont généralement synchronisées sur le démarrage méso-échelle de la saison des pluies plutôt que sur le démarrage agronomique et (iii) la sensibilité du rendement en grains, testée à partir de simulations du modèle agronomique SARRA-H, pour différentes dates de semis (semis observé, date de démarrage de la saison des pluies), est faible.

Cette thèse privilégie dans l'analyse de l'espace géographique la pluie et la rivière, le relief et la roche, la végétation, la surface du sol et le sol... mais l'on ne s'étonnera pas d'y rencontrer des champs et des jachères, des villages et des vergers. Elle a l'ambition de participer au développement d'une géographie centrée sur l'organisation d'un espace matériel produit conjointement par la nature et l'homme. C'est dans l'étude des changements de dimensions, dans « l'analyse scalaire », que se trouve l'essentiel de son explication scientifique et c'est à cette recherche que l'auteur s'est attaché... <br />La méthode d'analyse des milieux et des paysages est celle de l'« École d'Abidjan » dont Jean-Charles Filleron a été l'un des fondateurs. Trente mois ont été consacrés à la description de 826 relevés de la végétation, de la surface du sol et du sol sur le terrain et plus de 2500 photos aériennes ont été analysées du double point de vue de la forme et du milieu. Les traitements statistiques multivariés, ACP, AFC et classifications ont permis la réalisation d'une systématique des milieux et paysages aux différentes échelles scalaires.<br />Le champ d'application est le Nord-Ouest de la Côte d'Ivoire, vaste territoire de 49000 km2 dont l'essentiel est dévolu aux savanes plus ou moins boisées couvrant plateaux cuirassés et inselbergs. Sur ce territoire faiblement peuplé, l'auteur met en évidence le rôle des sociétés rurales... et de la nature du substrat rocheux... dans la diversité des milieux et des paysages et renouvelle le discours écologique sur les milieux tropicaux.