L'Oscillation de Madden-Julian et la variabilité pluviométrique régionale en Afrique Subsaharienne

The role of the Madden-Julian Oscillation ("MJO") on rainfall variability in Sub-Saharan Africa is examined, based on daily rain-gauge records and the NCEP-DOE AMIP-II reanalyses. The convective and dynamical signal associated with the MJO is extracted using two differing methodologies, the BMRC daily indices (Wheeler & Hendon 2004) on the one hand, and a Local Mode Analysis ("LMA", Goulet & Duvel 2000) on the other hand. The temporal variability of the MJO (in terms of period, amplitude, seasonality and location of the convective anomalies) is first analysed. Though the overall amplitude of the signal is not related to El Niño, the oscillations occurring under El Niño (La Niña) conditions tend to be shorter (longer). Surface conditions such as sea surface temperature and the seasonal cycle in the Tropics are two features that play a predominant role on the location of the associated convective clusters. The response of the African rainfall to the MJO is then examined for 3 distinct regional indices. The rainy season(s) is (are) in each case significantly triggered. In Equatorial East Africa Kenya and northern Tanzania) the Highlands show the succession of a dry and a humid phase over the MJO cycle. The associated rain-causing mechanisms mainly involve deep convection. In the eastern plains and on the coast, the peak of rainfall is out-of-phase and results from a strengthening of the trade winds over the Indian basin. A significant influence of the MJO is also detected over Southern Africa (south of 15°S) and depends on an intraseasonal modulation of the SW Indian Ocean heights. Anticyclonic circulations over Tropical Africa favour northerly anomalies that advect moisture over the region from the tropical Indian Ocean. Over West Africa, the MJO is responsible of recurrent dry conditions, alternating with a weak wet phase. The latter does not seem to result from deep convection only. The case of the East African Long Rains (March through May) is finally considered to investigate scale interactions depending on the MJO. At the "shorter" timescales, the diurnal cycle of convection is modified, from one phase of the MJO to another. The onset of the rains and the extremely wet events are also strongly locked on the intraseasonal cycle. At the "longer" timescales, a significant fraction of the interannual variability of the Long Rains is statistically related to the MJO seasonal amplitude during the corresponding trimester. The MJO therefore "adds" rainfall over East Africa, rather than simply enhancing the differences between the humid and the wet phases of the Long Rains.
Le rôle de l'Oscillation de Madden-Julian ("MJO") sur la variabilité pluviométrique de l'Afrique Subsaharienne est ici examiné, à l'aide de relevés pluviométriques quotidiens et des réanalyses NCEP-DOE AMIP-II. Le signal convectif et dynamique associé à la MJO est extrait à l'aide de deux méthodes statistiques, les indices journaliers du BMRC (Wheeler & Hendon 2004) et une analyse en modes locaux ("LMA", Goulet & Duvel 2000). Dans un premier temps, la variabilité temporelle de l'oscillation est abordée à l'échelle de la ceinture tropicale (période, amplitude, saisonnalité, localisation des anomalies convectives). Si l'amplitude globale du signal n'apparaît pas reliée à El Niño, les oscillations se produisant lors des années El Niño (La Niña) tendent à être plus courtes (longues). Les conditions de surface (dont les température de surface marine) et le cycle annuel sont également des paramètres influant fortement sur la localisation des anomalies convectives les plus marquées associées à la MJO. Dans un second temps, la réponse de la pluviométrie à la MJO est examinée dans 3 ensembles régionaux de l'Afrique Subsaharienne. Dans les 3 cas examinés, la (les) saison(s) des pluies est (sont) significativement affectée(s). Sur l'Afrique de l'Est Equatoriale (Kenya, nord de la Tanzanie), les Hautes Terres d'Afrique montrent l'alternance d'une phase humide et d'une phase sèche au cours du cycle de la MJO. Les mécanismes pluviogènes font intervenir essentiellement la convection atmosphérique profonde. Sur les Basses Terres de l'est en revanche, et sur les plaines littorales, le pic de pluie est enregistré en opposition de phase par rapport aux Hautes Terres, et est relié à un renforcement des alizés depuis l'océan Indien. Une influence significative est également trouvée en Afrique Australe (sud de 15°S), et résulte d'un renforcement de l'anticyclone des Mascareignes, qui favorise via une circulation anticyclonique sur l'Afrique, un apport d'humidité sur la région depuis l'océan Indien tropical. Sur l'Afrique de l'Ouest enfin, la MJO est avant tout impliquée dans une baisse récurrente de la pluviométrie, et très secondairement seulement dans une amplification des cumuls journaliers. Cette dernière ne semble pas résulter uniquement de processus convectifs. L'exemple des Long Rains d'Afrique de l'Est (mars à mai) est ensuite utilisé pour explorer les interactions d'échelle dont la MJO est à l'origine. Aux pas de temps "courts", le cycle diurne de la convection est sensiblement modifié d'une phase de la MJO à l'autre ; les dates de démarrage de la saison des pluies et les évènements pluviométriques exceptionnels montrent également un calage très bon sur la phase de la MJO. Aux pas de temps "longs", une partie significative de la variabilité interannuelle des Long Rains est statistiquement corrélée à l'amplitude saisonnière moyenne de la MJO, qui semble dont rajouter régulièrement de la pluie sur la région plutôt que d'amplifier seulement les écarts entre les phases les plus humides et les plus sèches.