Abstract
This study focuses on the seasonal
variability of energy budget terms on two
contrasted vegetations of Donga/Benin a fallow bush
(Nalohou 974484N, 160457E, 449 m) and a clear forest (Bellefoungou
979115N, 171800E, 414 m).
To characterize the variability, three 15
days periods have been identified. The first one concerns the
dry season, the second one concerns the wet season and the last one
the transition period from wet to dry season. We compare first the
weather parameters during the 3 periods at the two stations. We
analyze then the energy budget closure. The
determination coefficients obtained on the site of Nalohou between H+LE and
Rn-G over the periods are rather satisfactory and confirm the
quality of flux measurements carried out in the sudanian
area. The hourly time series of fluxes realised for the various
periods are compared. The sensible and ground heat flux are the main
terms of the budget in January and November. The maxima
observed in Nalohou are respectively for the sensible heat flux and
ground heat flux 315W.m-2 and
170W.m-2 in January and
271W.m-2 and 115W.m-2 in November. The
latent heat flux accounts for approximately 70% of the Net radiation
in July, but remains weak in November (20% of the Net radiation) and
is lower than 5% in January. For the forest site, the results are
similar in July but the latent and ground heat flux are
large than those of the fallow bush site.
Keywords energy budget,
eddy correlation, quality of data,
variability, soudanian climate , AMMA-CATCH, OUEME-2025.
Table des matières
Remerciements i
Résumé iii
Abstract v
Introduction générale 1
1 Mesure des termes du bilan d'énergie 5
1.1 Le bilan d'énergie dans la Couche Limite
Atmosphérique (C.L.A) 5
1.2 Le rayonnement net Rn 6
1.3 Le flux de chaleur a la surface du sol G 7
1.3.1 Estimation théorique de G méthode
des harmoniques 8
1.3.2 Formulation de la FAO-56 pour l'obtention de G 11
1.4 Flux turbulents de chaleur le flux de chaleur sensible H et
de chaleur latente
LE 11
1.4.1 Principe de l'eddy covariance et
mesure des flux turbulents de chaleur 12
1.4.2 Présentation du logiciel EdiRe
16
1.4.3 Algorithmes associés aux calculs des flux de
chaleur sensible H et de
chaleur latente LE dans EdiRe 18
1.5 Critères de vérification de la
qualité des données
d'eddy corrélation 19
1.5.1 Test des Caractéristiques
Intégrales de Turbulence (ITC) 19
1.5.2 Classification globale des données
20
1.6 Conclusion 22
2 Description de la zone d'étude et caractérisation
météorologique des sous périodes
d'étude 23
2.1 Situation
géographique de la zone d'étude
23
2.2 Dynamique saisonnière de la
surface du sol sur les deux stations 25
2.3 Description de l'année 2007 - 2008 cas de la station
de Nalohou (Aoüt 07 -
Juillet 08) 26
2.3.1 Le rayonnement net 26
2.3.2 La température de l'air 28
2.3.3 La tension de vapeur réelle 29
2.3.4 La vitesse et la direction du vent 30
2.4 Conditions climatiques locales Comparaison de la
météo de Nalohou et celle
de Bellefoungou 34
2.4.1 Sous période sèche (16 au 30 Janvier 2008)
34
2.4.2 Sous période humide (16 au 30 Juillet 2008) 36
2.4.3 Sous période intermédiaire (16 au 30 Novembre
2007) 37
2.5 Conclusion 39
3 Exploitation des résultats 41
3.1 Le flux de chaleur a la surface du sol 41
3.1.1
Comparaison de la température de surface et de la température
infra-
rouge 42
3.1.2 Comparaison des flux de chaleur a
la surface du sol calculés avec la
méthode des harmoniques et la formulation de la
FAO 47
3.1.3 Comparaison des flux de chaleur a la surface a Nalohou et a
Bellefoungou 48
|
3.2
|
Les flux turbulents de chaleur H et LE
3.2.1 ContrOle de qualité
|
51
51
|
|
3.2.2
|
Analyse de la qualité des
données
|
53
|
|
3.3
|
Calcul du bilan d'énergie
|
57
|
|
3.3.1
|
Variabilité temporelle du bilan
d'énergie a Nalohou
|
58
|
|
3.3.2
|
Fermeture du bilan d'énergie a Nalohou
|
61
|
|
3.4
|
Variabilité spatiale des flux turbulents de chaleur
|
64
|
3.4.1 Cas du flux de chaleur sensible 64
3.4.2 Cas du flux de chaleur latente 65
3.5 Conclusion 66
Conclusion generale 69
.1 Références
Bibliographiques 72
.2 Annexe1 Proclist de Nalohou 76
.3 Annexe 2 Description des installations 84
Liste des tableaux
|
1.1
|
Valeurs des constantes C1 et C2
d'après 1311.
|
20
|
|
1.2
|
Différents tests appliqués sur les
flux H et LE
|
21
|
|
1.3
|
Classification globale d'après 1321.
|
21
|
|
3.1
|
Classification des données de flux : sous période
sèche
|
52
|
|
3.2
|
Classification des données de flux : sous période
humide
|
52
|
|
3.3
|
Classification des données de flux : sous période
intermédiaire . . .
|
53
|
LISTE DES TABLEAUX xii
Table des figures
1.1 Schéma montrant les différentes parties de la
couche limite atmosphérique 6
1.2 L'anémomètre sonique
(gauche) et le Licor (droite) effectuant des mesures sur la
forêt claire de Bellefoungou. 13
2.1 Carte de localisation des stations de mesure dans la
Donga 24
2.2 Couverture du sol à Nalohou en Novembre (a) et en
Juillet (b) 25
2.3 Couverture du sol à Bellefoungou en Juillet
(a) et vue de dessus de la végétation de
Bellefoungou (b) 26
2.4 Evolution temporelle des moyennes
journalières du rayonnement net à Nalohou. . 27
2.5 Evolution temporelle des moyennes
journalières du rayonnement incident courte
(Swin) et grande (Lwin) longueur d'onde
à Nalohou. 27
2.6 Evolution temporelle des moyennes
journalières, des valeurs minimale et maximale
de la température de l'air à Nalohou. 28
2.7
Ecart entre les températures moyennes journalières
maximales et minimales au cours
de la période Aoüt 07-Juillet 08 à Nalohou.
29
2.8 Evolution temporelle de la moyenne journalière de
la tension de vapeur réelle sur la
période Aoüt 07-Juillet 08 à Nalohou.
29
2.9 Evolution temporelle des moyennes journalières ,
des valeurs minimale et maximale
de la vitesse du vent 30
2.10 Cycle journalier du vent sur la période
Aoüt 2007-Juillet 2008 à Nalohou 31
2.11 Station de Nalohou, rose des vents Aoüt 07-Juillet 08
(pour des vents supérieurs à 1m.s-1) 33
2.12 Cycle journalier du rayonnement
incident(a), rayonnement réfléchi(b),
température de l'air (c), humidité relative(f), vitesse du vent
(d) et tension de vapeur réelle (e)à Nalohou et à
Bellefoungou (sous période sèche) 35
2.13 Cycle journalier du rayonnement
incident( a), rayonnement réfléchi(b),
température de l'air (c), humidité relative (f), vitesse du vent
(d) et tension de vapeur réelle (e) a Nalohou et a
Bellefoungou (sous période humide) 37
2.14 Cycle journalier du rayonnement
incident (a), rayonnement réfléchi(b),
température de l'air (c), humidité relative (f), vitesse du vent
(d) et tension de vapeur réelle (e) a Nalohou et a
Bellefoungou (sous période intermédiaire) 39
3.1 Evolution temporelle de la température
infrarouge et des températures de surface calculées a
partir des mesures aux profondeurs z1= 9 et 10cm a Nalohou en Janvier (haut) et
en Juillet (bas). 44
3.2 Evolution temporelle de la température
infrarouge et des températures de surface calculées a
partir des mesures aux profondeurs z1= 9 et 10cm a Nalohou (Novembre). 45
3.3 Evolution du rayonnement net et du flux de chaleur
a la surface du sol a Nalohou pendant trois jours en Janvier 45
3.4 Evolution du rayonnement net et du flux de chaleur
a la surface du sol a Bellefoungou pendant trois jours en Janvier
46
3.5 Evolution du rayonnement net et du flux de chaleur
a la surface du sol a Nalohou pendant trois jours en Novembre (haut) et en
Juillet (bas). 47
3.6 Evolution temporelle des flux de chaleur a la surface du 20
au 23 Janvier 2008 sur
la station de Nalohou 47
3.7 Cycle journalier moyen de G
harmonique a Nalohou et a Bellefoungou (sous
période sèche). 49
3.8 Cycle journalier moyen de G
harmonique a Nalohou et a Bellefoungou (sous
période humide). 49
3.9 Cycle journalier moyen de G
harmonique a Nalohou et a Bellefoungou (sous
période intermédiaire). 50
3.10 Cycle journalier et qualité de
LE et de H durant les sous périodes sèche (a et b), humide (c et
d)et intermédiaire (e et f) a Nalohou. 56
3.11 Cycle journalier et qualité de
LE et de H durant les sous périodes sèche (c) et humide
(a et b) a Bellefoungou. 57
3.12 Cycle journalier horaire moyen de Rn,
H, LE et G en Janvier (a), en Novembre (b)
et en Juillet (c) a Nalohou 59
3.13 Pourcentage de
H, LE et G par rapport a Rn en Janvier (a), Juillet (b) et en
Novembre (c) a Nalohou 61
3.14 H+LE en fonction de Rn-G en
Janvier (a), Juillet (b) et en Novembre (c) a Nalohou. 63
3.15 Cycle journalier de H a Nalohou et a
Bellefoungou (sous période sèche). 64
3.16 Cycle journalier de H a Nalohou et a
Bellefoungou (sous période humide) 65
3.17 Cycle journalier de H a Nalohou et a
Bellefoungou (sous période humide) 66
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