Un projet de recherche international et une campagne de terrain

Principales Motivations

La variabilité inter-annuelle et inter-décennale de la Mousson Africaine de l'Ouest (MAO) est bien documentée et a motivé beaucoup d'efforts de recherches dans les décennies récentes. Le passage -aux conséquences dramatiques- de conditions humides (dans les années 50 et 60) à des conditions beaucoup plus sèches (dans les années 70 à 90) sur tout le Sahel représente un des signaux inter-décennaux les plus forts observés sur la planète au 20ème siècle. Superposé à ce signal, les variations inter-annuelles marquées des décennies récentes ont eu comme conséquence des années extrêmement sèches, aggravant l'impact environnemental et socio-économique du déficit d'ensemble. Une telle variabilité soulève des questions importantes pour le développement durable de toute la région, notamment pour ce qui concerne la dégradation des terres et la sécurité alimentaire et en eau.

Dans un tel contexte, il serait à l'évidence bénéfique de disposer de prévisions saisonnière à inter-annuelle de la Mousson et de ses impacts sur l'agriculture, l'eau et la santé. Malheureusement il reste des lacunes fondamentales dans notre connaissance du système couplé atmosphère-terre-océan. Ces lacunes résultent du manque d'observations appropriées pour bien comprendre les interactions complexes entre l'atmosphère, la biosphère et l'hydrosphère qui gouvernent la dynamique et la variabilité de la MAO. Le suivi actuel de la MAO n'est pas satisfaisant du fait de nombreux manques dans le réseau opérationnel standard et de l'absence d'une surveillance continue de certains paramètres clefs. On peut compter sur la prochaine génération de satellites pour pallier une partie de ces déficiences. Néanmoins cela ne sera possible qu'au prix d'un effort de recherche important permettant d'interpréter au mieux ces données dans le contexte particulier de la MAO. La nécessité d'une telle recherche est bien illustrée par les erreurs systématiques actuelles des modèles numériques utilisés en prévision. Ces modèles reproduisent mal les caractéristiques fondamentales -telles que les cycles journalier, saisonnier et annuel- des précipitations sur l'Afrique de l'Ouest et l'Atlantique Tropical. Parallèlement il est absolument nécessaire d'intégrer les travaux scientifiques sur la variabilité de la MAO et ceux axés sur les applications concernant les secteurs de l'alimentation, de l'eau et de la santé. Des efforts sont à faire pour rassembler les scientifiques travaillant dans ces différents secteurs.

La MAO joue par ailleurs un rôle important dans le système climatique de notre planète, l'Afrique étant une de ses principales sources de chaleur d'origine continentale. La migration méridienne de cette sources et les circulations régionales associées ont un impact direct sur les régions avoisinantes. Ceci est illustré par exemple par la corrélation connue entre les précipitations au Sahel et la fréquence des cyclones sur l'Atlantique. Ceci peut également avoir des conséquences indirectes pour le climat de régions plus éloignées.

L'Afrique de l'Ouest est par ailleurs une région importante de source d'émissions des précurseurs de gaz à effet de serre (par exemple l'ozone et les aérosols). Un exemple concerne la biomasse brûlant dans les écosystèmes Africains de savane et de forêt qui contribue à environ 20% de la combustion totale de biomasse sur le globe. Le transport sur de longues distances des gaz trace hors de l'Afrique de l'Ouest a également des implications très significatives pour la capacité d'oxydation globale de l'atmosphère (capacité qui contrôle la masse de beaucoup de gaz à effet de serre), le changement global du climat et le transport vers la stratosphère de certains gaz essentiels tels que la vapeur d'eau et les espèces chimiques entrant dans le cycle de l'ozone.

Buts

Motivé par l'ensemble de cette problématique, le projet AMMA a deux buts principaux :
(1) Améliorer notre compréhension de la MAO et de son influence sur l'environnement physique, chimique et de la biosphère aux échelles régionale et globale.
(2) Produire les connaissances qui permettront de relier la variabilité du climat aux problèmes de santé, de ressources en eau et de sécurité alimentaire pour les nations d'Afrique de l'Ouest et définir les stratégies de surveillance appropriées.

Approche

Pour atteindre ces buts, une approche multidisciplinaire de l'étude de la MAO est nécessaire, ce qui implique une forte collaboration internationale. AMMA fera le lien entre les observations, l'analyse des données et la modélisation numérique sur une large gamme d'échelles d'espace et de temps. Le projet portera sur les thèmes scientifiques suivants: Dynamique de la mousson et interactions d'échelle, cycle continental de l'eau, aérosols, chimie atmosphérique, alimentation, ressources en eau et santé.

Objectifs

(i) Connaissance Scientifique
Réaliser des recherches détaillées sur les processus physiques et chimiques influençant le système couplé terre-océan-atmosphère en Afrique de l'Ouest avec le but de quantifier tant les interactions au sein de ce système que les impacts sur le climat local, régional et global ; l'objectif est d'améliorer les prévisions météorologiques et les simulations du climat de l'Afrique de l'Ouest, que ce soient celles utilisées aux échelles-saisonnières ou aux échelles plus longues, par exemple pour produire des scénarios de changement du climat futur.

(ii) Implications socio-économiques
Caractériser l'impact de la variabilité du climat de l'Afrique de l'Ouest sur les ressources en eau, la sécurité alimentaire, la santé et les stratégies de développement et étudier la rétroaction des activités humaines sur la variabilité de climat, puisque la pression anthropique joue un rôle important dans la dégradation de la surface qui à son tour peut modifier la variabilité de précipitations.

(iii) Stratégies d'observation
Implanter un réseau intégré de mesures multi-échelles fournissant les paramètres clefs pour une recherche scientifique multidisciplinaire.

(iv) Formation en association avec les établissements africains
Développer des activités intégrées de formation et d'éducation pour les institutions technique et de recherche en Afrique.
(v) Système d'archivage à long terme
Développer une méta-base et des bases de données se focalisant sur les thèmes du projet.

Stratégie d'observations

Les systèmes d'observations actuels ne fournissent pas toutes les informations requises pour comprendre et quantifier les interactions entre processus et échelles au sein de la MAO. La gamme des échelles à couvrir est très vaste : elle va du local au régional (la totalité de l'Afrique de l'Ouest) et au delà (global). La stratégie d'observation sera donc une association entre mesures fournies par les réseaux opérationnels - une grande attention sera prêtée à la collecte et à l'archivage de ces données en collaboration étroite avec les pays Africains - et observations spécifiques concentrées sur une fenêtre sous-régionale, sur laquelle on cherchera à coordonner les observations à long terme de différents projets cours (CATCH, IMPETUS, INTEO, GLOWA-Volta, AERONET, IDAF). De plus, des observations multidisciplinaires intensives seront effectuées pendant des périodes spécifiques, en se concentrant sur la compréhension des principaux processus de la MAO. On testera de surcroît l'apport d'observations additionnelles permanentes, en utilisant les systèmes existants de modélisation et d'assimilation Des recommandations pour de futurs réseaux optimaux en découleront, permettant ainsi de répondre à une attente importante des services africains et des agences régionales.

En ce qui concerne la stratégie temporelle, AMMA est conçu comme un projet pluriannuel reposant sur3 périodes d'observations.

La période d'observations à long terme (LOP) est concernée par deux types de données. Il y a premièrement un grand nombre d'observations non archivées qui ont été collectées durant les 50 dernières années et qui seraient bénéfiques pour l'étude de la variabilité interannuelle à décennale de la MAO. Ceci inclut les précipitations et les données décrivant les changement des surfaces continentales. Deuxièmement, des observations à long terme supplémentaires seront mises en place pour documenter et analyser la forte variabilité interannuelle de la MAO.

La période d'observations renforcées (EOP) est conçue pour servir de lien entre la LOP et la SOP. Son objectif principal est de documenter sur un transect climatique le cycle annuel des paramètres de surface et atmosphériques aux échelles convective à synoptiques. L'EOP durera de 2 ou 3 ans, (2004-2006) ou plus si possible.

La période d'observations spéciales (SOP) se focalisera en 2005 sur des observations détaillées des processus spécifiques aux 3 phases principales de la saison des pluies : (i) début de mousson, (ii) maximum de mousson (iii) retrait de la mousson.

Les observations satellitaires peuvent fortement contribuer aux objectifs du projet en fournissant des paramètres importants du système surface-atmosphère (par exemple MSG, ENVISAT, TRMM, AURA, AQUA-Train, TERRA, SMOS). Un défi sera d'exploiter cette quantité énorme de données (20 ans pour Meteosat, par exemple) en optimisant les reconstitutions de paramètres et l'analyse de données aussi bien pour la validation de modèles que pour l'assimilation. Le projet fournira un ensemble unique d'observations intégrées pour une validation terrain des produits issus des prochains satellites. Il fournira également un cadre pour établir une stratégie fiable d'observations combinant satellites et réseaux in-situ, compensant ainsi la faible densité des mesures au sol en Afrique.
Modélisation et assimilation

Pour répondre aux objectifs d'AMMA, une approche synergique trans-disciplinaire et trans-échelle (spatiale et temporelle) est nécessaire. La modélisation numérique et l'assimilation seront à ce titre des moyens cruciaux. Une attention particulière sera apportée à l'évaluation et à l'amélioration de la prévision numérique du temps et du climat sur l'Afrique de l'Ouest. La densification des mesures pendant les différentes périodes d'observation constituera une opportunité unique de déterminer le futur système opérationnel nécessaire pour améliorer ces prévisions.

Applications, Formation et Education

Construire des liens entre la recherche et les applications est un objectif important d'AMMA. Les modèles et les bases de données seront développés en collaboration avec les institutions Africaines et internationales. Les organismes africains pourront ainsi tester et utiliser ces outils comme moyens de prise de décision et de développement de stratégies d'adaptation aux changements environnementaux et climatiques. Une attention particulière sera portée aux modèles intégrant et représentant les diverses échelles et les applications (par exemple gestion de ressources en eau, modèles de récolte agricole et de propagation de maladie). La collaboration entre le monde de la recherche et celui des applications sera stimulée par des forums et des sessions de formation. Le projet fournira également des scénarios globaux et actualisés sur les changements climatiques pouvant être utilisés par les décideurs. En outre on escompte une amélioration des capacités de prévision saisonnière, indispensables pour anticiper les situations de crise alimentaire.

Divers programmes d'observations en cours sont déjà menés en collaboration étroite avec les institutions nationales et régionales Africaines. Un colloque tenu à Niamey avec la participation d'ACMAD et AGRHYMET en février 2002 a permis la mise en place d'un réseau de plus de 200 scientifiques africains de diverses disciplines qui sont impliqués en développant des activités centrales liées à la formation, l'éducation et aux applications. Des écoles d'été, des thèses, des échanges de scientifiques et la participation des chercheurs hors Afrique à l'enseignement dans l'Université Africaine sont quelques uns des moyens qui seront utilisés pour établir des liens forts avec les communautés scientifiques africaines. De tels liens existent déjà aux niveaux nationaux par des programmes spécifiques mais le projet fournira l'occasion de rationaliser et amplifier ces efforts.

Contacts

AMMA WEB Site: http://amma.mediasfrance.org/
In Africa In Europe
Cherif Diop [email protected]

Jean-Luc Redelsperger [email protected]

Abou Amani [email protected]

Doug Parker [email protected]
Leykan Oyebande [email protected]

Thierry Lebel [email protected]

In USA
Peter Lamb [email protected]
Chris Thorncroft [email protected]