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Université Grenoble Alpes (2018)

Compréhension de la variabilité climatique régionale pour le développement de l’énergie solaire en Afrique de l’Ouest.

Danso Derrick kwadwo

Titre : Compréhension de la variabilité climatique régionale pour le développement de l’énergie solaire en Afrique de l’Ouest.

Auteur : Danso Derrick kwadwo

Université : Université Grenoble Alpes

Discipline : Océan, Atmosphère, Hydrologie

Sous la direction de : Sandrine Anquetin et de Arona Diedhiou.

Résumé
Depuis l’Accord de Paris, les projets de développement de l’énergie solaire en Afrique rencontrent un intérêt croissant des états et des industriels pour ce nouveau marché. Pourtant, dans les régions sub-sahéliennes situées le long de la côte du Golfe de Guinée, le couvert nuageux et les poussières désertiques peuvent constituer de véritables freins au développement de l’énergie solaire et très peu d’études ce sont intéressées à la variabilité de la couverture nuageuse de cette région tropicale dans cette perspective. En effet, contrairement au Sahel où près de 20 ans d’observation couronnés par le programme AMMA ont permis d’avoir une bonne connaissance de la convection dans ces régions, au Sud du Sahel, depuis l’expérience COPT en 1981 (en zone soudanienne à Korhogo, Nord Côte d’Ivoire), il n’y a pas eu de campagnes d’observations et très peu d’études se sont intéressées à la variabilité de la convection et des systèmes nuageux qui permettrait de caractériser la nébulosité dans ces régions et l’impact sur le rayonnement solaire en surface. Les systèmes nuageux en dehors de la saison des pluies restent très peu étudiés en Afrique de l’Ouest. Pendant la saison des pluies, contrairement aux régions sahéliennes où il y a eu beaucoup d’études et où 80% de la pluie est expliquée par des systèmes convectifs de mésoéchelle qui se propagent d’Est en Ouest principalement de Mai à Octobre, dans les régions subsahélienne, la météorologie est plus complexe avec une alternance (i) de nuages de basses couches qui semblent être liés aux flux d’humidité provenant de l’Atlantique au-dessus du Golfe de Guinée, (ii) de systèmes nuageux profonds qui se propagent d’Est en Ouest et (iii) de convection locale connectée aux états de surfaces continentales. La part de ces trois types de systèmes nuageux dans la variabilité de la nébulosité en région sub-sahélienne n’est toujours pas connue ainsi que leur évolution passée et future. Des classifications de nuages par satellite à l’échelle de l’Afrique de l’Ouest existent, mais elles doivent être confrontées aux radiosondages et peu d’études ont abordé la climatologie de ces différents systèmes nuageux dans cette perspective. De même, les facteurs de l’atmosphère associés à leur occurrence et à leur cycle de vie sont encore mal connus ainsi que le rayonnement solaire en surface associé à chaque type de système nuageux. Les modèles globaux ont encore des difficultés à bien représenter les systèmes nuageux dans ces régions et leur évolution et en particulier, ceux de basses couches. Une hypothèse avancée est le rôle de la couche limite continentale et océanique mal représentées dans les GCMs mais aussi, l’influence des gradients de surface océan-continent sur le déclenchement et la variabilité de ces différents types de systèmes nuageux. D’où l’intérêt d’utiliser des modèles climatiques régionaux avec une meilleure caractérisation des états de surface comme envisagé dans le présent projet de thèse. La prévisibilité de la variabilité de la nébulosité et de celle du rayonnement solaire en surface restent un défi pour le développement de l’énergie solaire, en saison sèche comme en saison des pluies. Dans cette perspective, il s’agit de partir des classifications de nuages par satellites développées l’IPSL pour (i) documenter à partir des ré-analyses atmosphériques, l’environnement synoptique associé aux différents systèmes nuageux rencontrés en zone Sub-Sahélienne ; (ii) ensuite, il s’agit d’exploiter les simulations haute résolution du modèle régional couplé WRF-NEMO pour évaluer la capacité du modèle à reproduire l’environnement de ces différents types de systèmes nuageux et émettre des hypothèses sur les facteurs de l’atmosphère et des conditions de surface associés à leur occurrence en zone Sub-Sahélienne et enfin, (iii) utiliser le modèle MAR de l’IGE pour tester ces hypothèses par des études de sensibilité aux conditions de surface et aux gradients océan-continent. A chaque étape, on s’intéressera aux variations du bilan radiatif et particulièrement, au rayonnement solaire en surface dans le modèle.

En préparation depuis le : 01-10-2018

Source : Theses.fr

Page publiée le 8 octobre 2019