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---

A
la
Mémoire
de
ma
Chère
Mère,
pour
j u s t i f i e r
l'Absence . . .
j

---

SOMMAIRE.
Pages
AVANT-PROPOS
2
INTRODUCTION.
4
1ère
Partie: GENERALITES DE LA ZONE DE CONVERGENCE INTERTROPICALE
ET DES IMAGES DE SATELLITES.
9
1: GENERALITES DE LA Z.C.I.T .
10
1.1:
Définitions et appelations.
10
a)
Front intertropical.
11
b)
Equateur météorologique.
13
c)
Front thermique.
13
d)
Zone de convergence.
14
e)
Zone de maximun de nébulosité.
14
1.2: Théories de la convergence intertropicale.
16
a) Théorie de la température de la mer.
17
b)
Théorie de la couche limite.
17
c)
Théorie de l'instabilité convective.
18
II:
GENERALITES SUR LES n·fACES DE SATELLITES.
20
II.1: caractéristiques de
l'image de Météosat.
21
a)
Déformations des images.
21
b)
pouvoir de résolution des images.
22
II.2:
Acquisation des
images au L.M.D.
22
a)
Réception et stockage.
23
b)
création de photographies.
23

---

Pages
2ème Partie
LOCALISATION ET REPRESENTATIONS DE LA Z.C.I.T A L'AIDE
DES DONNEES SATELLITAIRES.
25
1: Description et organisation des données.
26
II:
Champs de vents satellitaires.
27
II.1 Mesures des vitesses de vent par les mouvements
28
des nuages
: La nébulométrie.
II.1.1:
Qualité et précision des vitesses mesurées.
31
al
Incertitude sur la hauteur des nuages.
31
b)
Erreurs systématiques.
31
c)
Erreurs de sélection des nuages.
32
II.2:
Détermination des champs de vent moyens.
35
III
Champs de nébulosité.
Localisation de la Z.C.I.T .
36
111.1:
procédés de détermination des champs de nuages.
37
111.2:
Gr andes zones de nébulosité caractéristique.
39
a ) Zone de convergence.
39
b)
Zone d'orages et de cumulonimbus.
39
c ) Zones de convection modérée.
39
d)
Zones de cumulus.
39
e)
Zones de ciel clair.
40
f)
Zones de perturbations d'origine extratropicale.
40
111.3:
Analyses combinées des champs de vent et de nuages.
42
111.3.1:
Exemple du 12-03-1982 à 1230 TU.
42
a)
Situation synoptique en surface.
42
b) Circulations atmosphériques.
43
c) Manifestations de la convergence.
46

---

Pages
111.4:
Positions et formes de synthèse de la Z.C.I.T .
48
a)
Forme en V.
49
b) Forme en Y.
53
3ème Partie
RECHERCHE DE COMPOSANTES STRUCTURELLES DE LA Z.C.I.T.
55
1: Description et organisation des données.
56
II:
Analyse spectrale des radiations IR des images.
57
II.1 Aperçu
théorique de l'analyse spectrale.
58
II.2 Présentation des résultats.
63
II.2.1 Détermination des périodes spatiales.
66
a)
Imprécision de détermination des longueurs d'onde.
66
b)
Ondes représentatives.
69
II.3
E s s a i
d'interpréta tion des figures spectrales.
72
III:
Classification automatique des radiations des images.
74
111.1 Aperçu
théorique de la classification automatique.
74
111.1.1 Distances.
74
a) distances quadratiques.
74
b) distances adaptatives.
75
111.1.2 Techniques d'agrégation.
76
111.2 Méthode des nuées dynamiques.
78
a)
Le nombre d'itérations et le nombre de classes.
78
b)
La métrique.
79
c)
Initialisation des classes.
79
d) Construction des classes.
79

---

Pages
111.3 Analyses préliminaires.
80
a) Choix du nombre de classes.
81
b) Choix du mode d'initialisation et des étalons.
84
111.4 présentation des résultats.
89
111.4.1 Identification des nuages convectifs.
89
111.4.2 Variations spatio-temporelles de la nébulosité.
93
a)
Evolution de la nébulosité entre le 6 et le 7 fév.
84
93
b) Variation de la nébulosité entre le 1er et le 28 fév.
84
95
c)
Recherche de structures permanentes dans les champs des
95
intensités radiatives.
111.5
Ondes spectrales et classes nuageuses.
98
CONC~USION
102
ANNEXE
1:
Situations météorologiaues en Afrique durant 1 'hiver boréal.
106
ANNEXE II :
~~trices è'enchaîneme~t des cl~s5e5 ~e~ L~ges.
155
REFERENCES
166
RESUMES
170

---

2
AVA:-JT-PROPOS.
J'ai débuté mes études en Météorologie grâce au Professeur
De FELICE qui a ensuite beaucoup participé à ma formation. Ainsi,
j'ai profité grandement de son expérience et de sa compétence surtout
en matière de météorologie tropicale.
Qu'il reçoive ici le témoignage de ma respectueuse reconnaissance.
J'exprime ma profonde gratitude aux membres du Jury qui ont bien
voulu s' intéresser à mon travail:
~onsieur le Professeur Andr~ RE\\OUX, Directeur du D.E.A Aérosols à
l'Universit~ Paris Val-de-~arne, pour toute sa bienveillance à mon
ég.:lrJ.
\\lonsieur Alain \\/ILTARD, ~laître de Conférence à l'Université Paris-
Val-Je-~arne, pour ses conseils pertinents et utiles.
~onsieur Georges DHO\\~EUR, Ingénieur de la ~étéorologie, qui m'a
fait
l'honneur de participer à mon jury.
Je tiens également 3 remercier:
\\!onsieur le Professeur Souleymane SECK,
le Directeur de l'Ecole
\\ationale Supérieure Universitaire de Technologie
(E.\\.S.U.T) Je
Dakar où J'enseigne .1ct:.Jellement;
3ans sa compréhension et sa con-
fiJi1ce ce tr.1vail ne serait pas bien ~ené J terme.
'.!onsieur le P,otesseur Siméon FO\\G.-\\\\G,
le ~esponsable du L:loora-
toire Je Physique de l'Atmosphère et de ~étéorologie Appliquée de
l'E.\\.S.U.T, pour ses efforts et sa disponibilité pour l'aboutis-
sement Je cette thèse dans les meilleures conditions.
~onsieur le Professeur Bernard AUCLAI~ de l'Université Paris-Val-
de-~arne, Chargé de la Coopération [.U.1 de Créteil-E.\\.S.U.1, Dour
son soutien tout au long de la préparation de cette thèse.
Je suis très reconnaissant à ~onsieur André BERRüIR et ~
~onsieur Robert SAOOURNY, successivement Directeurs du Laboratoire
de ~étéorologie Dynamique (L.~.D) du Centre National de la Recher-

---

3
che Scientifique (France) à l'Ecole Polytechnique à Palaiseau de
m'avoir permis d'effectuer la majeure partie de mes recherches de
3ème cycle dans ce laboratoire.
Je tiens à souligner l'assistance dont j'ai toujours bénéficié au
L.~.D de la part de l'ensemble du personnel que je remercie très
vivement.
~es remerciements s'adressent aussi au personnel du Laboratoire de
Physique de l'Atmosphère et de \\fétéorologie Appliquée de l 'E.~.S.U.T
pour sa contribution très efficace à ce travail.
J e cl i s mer c i a u s s i à \\1 e s sie urs :.f. Y.-\\ TT.-\\ RA e t O. CA~1.A RA pré vis ion -
nistes au Centre de Prévisions de =one
(C.P.:) de Dakar,
pour m'avoir
respectivement facilité l'accès aux documents météorologiques de
ce centre et aidé à les exploiter.
remercie très sincèrement ~adame Thiané BADIA\\E DIOP,
mon épouse,
pour ses encouragements et soutiens de tous ordres,
sans oublier toutes les nersonnes ayant contribué de près ou de
loin 3 ce travail.

---

4
INTRODUCTION
Dans l'atmosphère tropicale existe une zone où des nuages à grand
développement vertical apparaissent souvent,
appelée Zone de Convergen-
ce Intertropicale
(Z.C.I.T).
La Z.C.I.T a fait l'objet de nombreuses études comme le montre la l i t -
térature de la Météorologie Tropicale dont elle constitue l'élément
fondamental.
rI y a plusieurs raisons à cet intérêt accordé à la Z.C.r.T.
La raison
primordiale est liée au fait que les principaux évènements météorologi-
ques des
tropiques dépendent de la position et de l'activité de la
Z.C.r.T.
En effet la plus grande partie des précipitations des basses
latitudes y a lieu.
Ainsi son existence et ses mouvements constituent les aspects les plus
importants des analyses et des prévisions météorologiques dans
les
régions intertropicales.
Une deuxième raison est la prise en compte correcte désormais nécessai-
re de la Z.C.r.T dans
les modèles climatiques et de prévision numéri-
ques déyeloppés actuellement.
Car la Z.C.r.T joue le rôle d'une gigan-
tesque pompe alimentant en énergie les
principaux mécanismes de la cir-
culation générale de l'atmosphère terrestre par l'intermédiaire de con-
sidérables transferts de chaleur et d'humidité.
Enfin une dernière raison non moins
importante résulte des problèmes que
posent depuis une vingtaine d'années
les derèglements climatiques
(sé-
~.
cheresse,
el Nino etc.),
dans les régions intertropicales,
dont les
processus pourraient être liés aux oscillations nord-sud saisonnières
et à la structure de la Z.C.I.T.
L'étude de la Z.C.r.T menée
jusqu'ici selon plusieurs approches compte
tenu de sa complexité a
toujours souffert de l'insuffisance des obser-
vations météorologiques dans les régions intertropicales et aussi d'une
o

---

5
analogie formelle avec les fronts des latitudes tempérées.
Par conséquent il
n'est pas toujours facile de situer la Z.C.l.T et de
prévoir ses déplacements et encore moins de faire une caractérisation
complète de ses éléments structurels.
Car,
d'une part,
i l y a peu de
stations d'observations dans les régions tropicales et d'autre part,
les
méthodes utilisées pour la situer dans certaines régions ne s'ap-
pliquent pas dans d'autres.
De ce fait,
les études sectorielles de la
Z.C.l.T
(GRUBBER,
1972;
SADLER,
1975;
ESTOQUE & Col.,
1978; SlKKA,1980)
ont souvent donné des conceptions correspondant à des entités très
liées soit au découpage géographique du réseau d'observations conven-
tionnelles existant,
soit au domaine auquel on s'intéresse exclusive-
ment
(parties océaniques surtout).
C'est pourquoi une étude de la Z.C.l.T avec des observations de
satellite était intéressante à entreprendre pour voir l'apport des
données déduites de ce type d'observations aux difficultés
,entre
autres,
de la définir,
représenter et localiser sans équivoque.
En effet,
on assiste depuis une vingtaine d'années environ à un
développement de techniques et de méthodes nouvelles qui donnent des
informations qualitatives et quantitatives à partir des observations
des satellites: champs de température,
champs de vent,
bilan de rayon-
nement etc ..
Dans ce travail,
on expérimente des méthodes et techniques d'uti-
lisation des observations de satellite susceptibles d'apporter des
solutions aux difficultés de localiser et de représenter sans équivoque
la Z.C.l.T .
Cette démarche répond aux soucis qu'on a de faire une
meilleure approche à grande échelle de la convergence intertropicale
avec des données plus denses a priori
afin de
lever certaines ambiguï-
tés de son repérage.
On
tente aussi de tester les performances des
techniques et méthodes d'application des observations des satellites

---

6
pour les investigations et/ou les analyses de routine des
phénomènes
météorologiques dans les régions où les données sont insuffisantes.
Car les images de satellite,
par leur grande extension géographique et
leur abondance sont a priori une grande
ressource pour pallier les dé-
faillances du réseau d'observations météorologiques classiques.
Ainsi on examine les possibilités de situer la Z.e.r.T ou,
tout au
moins,
certains phénomènes qui
lui sont associés,
durant l'hiver boréal
dans une partie du globe
(fig.
l)
incluant
l'Afrique et limitée par les
o
0
parallèles 35
Sud
(S)
et 25
Nord
(N)
et les méridiens 40 0
Ouest
(w)
et 5 5 0
Es t
(E).
Les données dont on s'est servi sont les images
rR et vrs du sa-
tellite Météosat.
On a aussi parfois utilisé des cartes tracées par le
Centre Météorologique de Dakar
(Sénégal).
On a procédé par
-
Le
tracé des champs du vent horizontal déduits des mouvements des
nuages supposés se déplacer à la vitesse du vent dans des
séquences
d'images du satellite Météosat.
-
La reconnaissance de la Z.e.r.T par
l'observation à
l'oeil des
nuages convectifs sur les images de Météosat et leur délimitation.
-
La recherche de composantes
structurelles de la Z.e.r.T dans une
portion du domaine initial comprise entre 2,5 0
N et 14 0
N et entre 40°
W
et 25°
E par des
procédés
numériques.
Dans cette région
les nuages de
la
Z.e.l.T sont généralement disposés parallèlement a l'équateur.
Dans la première partie,
on
résume
l'état des connaissances de la
Z.e.r.T. On y discute notamment les raisons et les conséquences des
nombreuses définitions du phénomène de la convergence dans
la ceinture
tropicale,
puis on décrit
les systèmes d'acquisition et d'exploitation
des
images de satellite du Laboratoire de Météorologie Dynamique

---

7
(L.M.D) du Centre National de Recherche Scientifique (C.N.R.S)
à
l'Ecole Polytechnique (France).
Dans la deuxième partie on détaille la manière d'obtenir les vitesses
des nuages et on analyse les champs de vent et de nuages convectifs dé-
duits d'images d'hiver boréal selectionnées pour situer la Z.C.l.T .
Dans la troisième partie on tente une recherche de périodicités et de
types nuageux à l'aide des techniques d'analyse spectrale et de classi-
fication automatique.

---

8
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Points
Fig. 1
Vue du satellite Météosat.
o
Corraine ae l'étude
d
Portion où s'appliquent les rréthcdes numériques
Bande lati tudinale Zi
(i-]
2 J a du Sud au Nord)

---

9
PIDlIERE PARTIE: GENERALITES SUR LA ZONE DE CONVERGENCE INTERTROPICAlE
ET ::lES· JJv1AGES DE SATELLITE.

---

10
I: GENERALITES DE LA zoeoloT 0
Un trait fondamental des r~gions tropicales est l'existence d'une
zone d'activit~ convective mod~r~e à forte qui s'~tend tout autour du
globe à peu près parallèlement à l'~quateur.
L'activit~ convective de cette zone et son d~veloppement d~terminent
les grands ~vènements m~t~orologiques des r~gions tropicales.
Dans les
basses couches de cette zone,
on observe en moyenne une convergence
horizontale du vent.
La Z.C.I.T est d~crite de bien des manières (BARRET,
1974;
HOBBS,
1974;
SADLER,
1975) qui entraînent une certaine confusion dont
l'ori-
gine se trouve sans doute dans les facteurs suivants
:
l
) une analogie abusive entre ph~nomènes des basses latitudes et de~
latitudes moyennes.
2
) de grandes diff~rences selon la longitude qui tiennent a la
g~ôgraphie.
3
) l'h~térogénéit~ et l'insuffisance des observations utilisées.
loI DEFINITIONS ET APPELATIONS
Pour représenter
la convergence tropicale, les météorologistes
utilisent plusieurs procédés d'où découle une multitude de termes pour
désigner
les figures obtenues sur les cartes synoptiques et climati-
ques.
Ces figures dépendent de paramètres et de critères choisis
a
priori.
En effet pour trouver
la position de
la zone de~gence intertropi-
.
,,,:~\\v"
,It:_
L~'-:~"';'
cale,
on cherche à repérer en général des diis'(Zontinui tés"yde quelques
{"-.I(e
\\"'
w:
~:i ,11 _
:;'
paramètres météorologiques.
1,"\\
~:I'
\\
.:::}
On rappelle ici quelques définitions usuelles dè''-..lA--Z.Çe/J/T ou des
#'\\';d'
1
,,:" rneni SL\\9 _--
phénomènes associés.
~_.,

---

11
a)
Front intertropical
(FIT).
Cette notion de FIT est développée par analogie avec les fronts
des latitudes moyennes et
élevées de
l'Ecole de BERGEN.
Le FIT,
très étudié par le Bureau d'Etudes de l'Agence pour la Sécurité
de la Navigation Aérienne en Afrique
(A.SEC.N.A),
est
tracé régulière-
ment sur les cartes synoptiques de la basse et de
la moyenne tropos-
phère en Afrique occidentale et centrale.
On
le considère dans ces
ré-
gions
(A.SEC.N.A,
1967)
comme une discontinuité de masses d'air;
ainsi
au sud du FIT se trouve l'air plus frais et plus humide des alizés de
Sud-Ouest
(SW)
à Sud (c'est la mousson)
et au nord l ' a i r chaud et sec
des alizés de Nord-Est
(NE)
à Nord
(c'est
l'harmattan).
En
pratique,
sur le continent africain,
la courbe d'égale tempéra-
ture du point de rosée de cote 15° C suit d'assez près
la limite entre
les 'vents de composantes N et S ainsi que le thalweg de pression en sur-
face,
et constitue la trace au sol du FIT
(BEER,
1977).
Sur les cartes d'altitude,
la position du FIT est supposée être la
limite entre les vents de composante N et S.
Des coupes méridiennes du
FIT le présentent comme une surface inclinée dont l'altitude s'élève
vers le Sud,
qu'on repère du sol
Jusqu'à la moyenne
troposphère
(GARNIER,
1976).
Lorsque les 3 limites
(point de rosee,
direction du vent,
minimum de
pression)
ne coïncident pas,
les météorologistes d'Afrique de
l'Ouest
tracent deux FIT.
Le cas se présente de temps en temps sur les côtes
d'Afrique de
l'Ouest où
la proximité de la mer atténue ou supprime la
discontinuité de
la température du point de rosee.
L'expérience montre aussi qu'à
l'Est de 25°
E i l est difficile de
tracer le FIT.

---

12
En outre,
lorsque le FIT est au sud de SON,
c'est-à-dire dans le golfe
de Guinée,
son tracé est très hasardeux,
faute de données sur la mer.
Le repérage du FIT par les 3 limites a l'avantage d'être facile à faire
sur les cartes en surface et en altitude quand on y possède assez de
mesures de vent.
Cependant les observations en altitude sont rares ou même inexistantes
(océans,
continent africain),
ce qui conduit à un tracé dont
la préci-
sion n'est pas convenable.
La figure 2 présente des aspects météorologiques et climatiques
du FIT.
On y remarque
que la convergence active est à quel-
ques centaines de kilomètres au sud de la trace du FIT au sol et que
les positions relatives sont liées
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Fig.2:
Aspects météorologiques de la coupe Nord-~ud du FIT moyen
(D' après DHnl'!NEUR.
1974).

---

13
La convergence intertropicale n'a pas les mêmes caractéristiques
dans toute la ceinture intertropicale.
La notion du FIT est un outil
très pratique pour situer et prévoir les pluies en Afrique de l'Ouest.
b)
Equateur météorologique.
Cette notion a été développée surtout par GARNIER
(1976)
à partir
du modèle de circulation de MORTH et JOHNSON et du rééquilibrage des
énergies entre les deux hémisphères.
Selon cet auteur l'équateur météo-
rologique,
dont le FIT semble une particularité régionale,
est la
limite à travers laquelle il n'y a pas d'échange d'énergie entre les
deux hémisphères.
En Afrique occidentale sa trace au sol est le FIT,
ailleurs c'est le lieu du thalweg équatorial.
Dans la haute troposphère,
l'équateur météorologiqu~ est matérialisé
par la divergence des vents du Sud et du Nord.
L'équateur météorologique ainsi défini et tracé permet de lever cer-
taines ambiguïtés liées a la notion du FIT et rend mieux compte de
l'échelle planétaire de la convergence intertropicale.
De façon analogue,
on définit l'équateur cinématique comme l'axe de
tourbillon absolu nul
séparant les flux originaires des hémisphères
nord et sud.
c)
Front thermique.
Cette approche récente est née de l'exploitation des images de
satellites.
Dans les champs des
températures radiatives fournis par les
canaux IR-thermiques des satellites,
on repère un front grâce à un
seuil fixé a priori
(GUILLOT.
1984).
Ce front sépare les zones chaudes et sèches des régions plus fraiches
et plus humides où se trouve l'air dit de mousson.
Son évolution per-
mettrait de suivre les déplacements N-S des masses d'air humide et peut
constituer une aide à la prévision des précipitations.

---

14
d)
Zone de convergence.
e)
Zone de maximum de nébulosité.
La nébulosité n'a pu être évaluée avec précision sur une grande
_étendue que depuis qu'on possède des
images de satellites.
Cependant BARRET
(1974)
avait déjà observé,
avant
l'avènement des
satellites dans le Pacifique une ceinture zonale de
forte
nébulosité
entre l'équateur et le parallèle lO~
N liée à
la convergence de la
basse et moyenne troposphère.
Aujourd'hui
les images des satellites géostationnaires mettent en évi-
dence des configurations nuageuses zonales
au voisinage de
l'équateur
ayant une faible extension méridienne.
Cette ceinture apparaît généra-
lement comme constituée d'une suite d'amas
nuageux brillants plus ou
moins étendus.
Le terme de
zone de maximun de nébulosité
(M.C.Z
:
Maximun Cloudy Zone
en anglais)
s'applique à cet espace où
l'occurence d'ensembles nuageux

---

15
souvent orientés zonalement est fréquente
(HÜBBS,
1974). Cette zone est
bordée au nord et au sud par des
régions de ciel clair.
Son aspect va-
rie évidemment dans le temps.
On décrit plus loin les procédés pour
déterminer la M.C.Z à l'aide des images de satellite.
Malgré cette
terminologie conceptuelle discordante de la Z.C.l.T,
il
demeure que
toutes les figures
mentionnées ont une oscillation N-S en
liaison avec le mouvement saisonnier du soleil.
1.2 THEORIES DE LA CONVERGENCE INTERTROPICALE
Plusieurs
tentatives ont été faites pour expliquer les mécanismes
de développement et de persistance de la Z.C.l.T dans
la ceinture
intertropicale.
La plupart des études théoriques portent. sur les régions océaniques
plus simples à
traiter que les parties continentales.
Elles admettent
que la convergence intertropicale est l'aspect à grande échelle de suc-
cessions de phénomènes convectifs a plus petite échelle qui sont à
l'origine des formations
nuageuses de la Z.C.l.T
.
En effet la convec-
tion assure
le transfert de chaleur et de vapeur d'eau entre la surface
terrestre et l'atm6sph~re. Cette convection est due à la tGrbulence
thermique et/ou au cisaillement
vertical du vent.
La convection essentiellement d'origine
thermique est appelée convec-
tion libre,
tandis que si elle provient de la
turbulence dynamique,
on
dit qu'elle est forcée.
La convection observée quand les gradients thermiques sont faibles avec
un cisaillement du vent fort est nécessairement forcée.
Réciproquement
quand le cisaillement du vent est faible,
la convection libre est la
seule possible.
Ainsi la z.e.I.T est plus intense et mieux organisée dans
les régions

---

16
où les deux types de convection se superposent.
Cela arrive en particu-
lier sur les parties océaniques,
tandis que sur le continent ou la
convection est souvent forcée,
les nuages de la Z.C.I.T sont alors plus
clairsemés et moins développés.
De manière générale,
la convection dépend de la structure thermique et
aérodynamique de la couche limite dont les caractéristiques sont tribu-
taires de la nature des surfaces sous-jacentes.
On associe la convergence intertropicale à
-
l'échauffement de la surface de la mer
-
l'instabilité conditionelle de l'atmosphère tropicale.
al
Théorie de la température de la mer
Elle est développée par PIKE (1971)
dans un modèle d'interaction
entre l'océan et l'atmosphère où la convection est libre.
A l'aide de
profils méridiens de température de surface de la mer,
PIKE met en évi-
dence une liaison entre les phénomènes de la convergence atmosphérique
et la température de l'eau en surface.
Il montre en particulier qu'une
température maximale au voisinage de l'équateur y favorise la conver-
gence.
L'absence de convergence au voisinage de
l'équateur peut être
une conséquence d'eaux froides dues à un upwelling.
Pour cet auteur,
la convergence intertropicale est une caractéristique
du couplage de l'atmosphère et de l'océan.
b)
Théorie de la couche limite.
HOLTON
(1971)
a proposé un modèle numérique de la couche limite
planétaire dans
lequel une des solutions,
dite Ekman,
présente une sin-
gularité à l'équateur.
En présence à'une onde dans les tropiques,
la
zone de convergence se déplace au voisinage de la latitude de cette
singularité où le paramètre de CORIOLIS est égal à la pulsation de
l'onde.

---

17
On trouve aussi que la pulsation des ondes de période 4 à 5 jours est
très voisine du paramètre de CORIOLIS à 7° N.
Cette latitude de 7°
N est très proche de celle ou en moyenne la
convergence intertropicale est observée.
c)
Théorie de l'instabilité convective.
Le concept d'instabilité convective de 2ème espèce (CISK en
anglais)
était utilisé d'abord pour étudier les cyclones tropicaux
(CHARNEY & COL, 1964).
BATES
(1973)
et CHARNEY (1973)
l'ont ensuite
appliqué à la convergence intertropicale à partir de la liaison impor-
tante entre la circulation à grande échelle et la source primaire de
chaleur.
Ainsi ils sont unanimes à dire que le taux d'échauffement peut
être paramétré à grande échelle en termes de convergence d'humidité.
En effet dans
l'hypothèse géostrophique i l y a une convergence de masse
vers les basses pressions qui s'accompagne,
dans la couche limite où la
teneur en vapeur d'eau est normalement élevée, d'une convergence d'hu-
midité.
La circulation verticale résultant de la convergence de masse conduit a
une libération de chaleur latente de condensation dans des conditions
d'instabilité conditionnelle.
Cette chaleur libérée accroit la température de l'air et,
à cause de la
rotation de la terre,
cet air converge et acquiert un tourbillon positif
croissant.
Il
s'établit et se développe alors une circulation de l ' a i r
à grande échelle caractérisée dans les niveaux bas par une convergence
et par une divergence dans les niveaux supérieurs de l'atmosphère.
Cette circulation s'amplifie quand le tourbillon augmente.
Parallèle-
ment les forces de friction,
s'opposant à l'intensification de la con-
vergence de masse,
s'accroissent avec la dimension linéaire de la
circulation.
Ainsi l'accroissement de la circulation est inversement
proportionnel à sa dimension
(forces de friction)
et
proportionnel au

---

18
paramètre de CORIOLIS
(tourbillon)
et au gradient vertical de la tempé-
rature équivalente
(énergie latente).
Comme le tourbillon et la friction augmentent vers les pôles et le ré-
chauffement vers
l'équateur,
le développement d'une convection intense
est favorisée entre les tropiques et l'équateur.
Si l'effet du paramètre de CORIOLIS
(tourbillon)
est
négligeable dans
l'instabilité de la couche limite sous certaines conditions,
c'est
le cas de la CISK de type B (BATES,
1973),
la convection profonde peut
être observée sur l'équateur même.
Dans la théorie de CISK,
la convergence initiale est contrôlée par le
tourbillon du vent géostrophique.
Par ailleurs il a été développé
(HOBBS,
1974)
une autre théorie
basée sur l'existence de deux axes d'instabilité correspondant à deux
zones de basses pressions symétriques par rapport à
l'équateur géogra-
phique.
L'alternance apériodique de croissance et de décroissance de l'intensité
des axes d'instabilité et leurs sauts apparents d'un
hémisphère a un
l'autre pourraient être liés à un développement de ceintures àe convec-
tion pronfonde.
Des bandes nuageuses se forment en réponse à l'échauffement solaire et
au développement de l'instabilité verticale.
L'accroissement du mouve-
ment vertical dans
les régions
instables devient moindre avec la réduc-
tion du rayonnement solaire due en partie à sa réflexion sur les som-
mets des nuages.
Par conséquent les zones claires recevant plus de ra-
diation solaire commencent à se développer en un nouvel axe d'instabi-
lité.
La distance entre les axes instables successifs dépend des étendues des
zones de subsidence.
Le nombre,
la position,
la taille et
l'alternance
des zones claires et nuageuses varient considérablement dans le temps el
fonction de nombreux facteurs.

---

19
En dépit de nombreuses théories,
l'origine de la convergence à
l'échelle planétaire reste à établir formellement.
Cette situation
entraîne une diversité de définitions,
de conceptions et de représenta-
tions d'une même réalité physique:
la convergence intertropicale.
II:
GENERALITES SUR LES IMAGES DE SATELLITES.
Depuis le lancement du premier satellite météorologigue TIROS
l
le 1er avril 1960,
beaucoup d'autres satellites ont été mis en orbite
pour
le compte de programmes scientifiques spécifiques où plus particu-
lièrement dans le cadre de la Veille Météorologique Mondiale sous
l'égide de l'Organisation Météorologique Mondiale
(O.M.M)
(RALPH & Col,
1973) .
Le satellite météorologique europeen Météosat est l'un des cinq satel-
lites géostationnaires en orbite au-dessus de l'équateur à différentes
longitudes qui permettent une observation de toute la terre,
calottes
polaires non comprises.
Météosat est à environ 36000 Km de la surface de la terre,
ses coordon-
nées sont:
latitude 0,
longitude 0
(point subsatellite),
ce qui
le
place au dessus du golfe de Guinée.
Il est donc bien placé pour observer
l'Afrique.
Météosat est équipé d'un radiomètre à trois voies:
l
} Une dans
le visible
(VIS)
à deux canaux dans la bande 0,4 a 1,1
microns.
2
} Une dans
l'infrarouge thermique
(IR)
a un canal,
dans la bande
10,5 à 12,5 microns.
3 } Une dans
l'infrarouge vapeur d'eau
(WV),
dans
la bande 5,7 a
7,1
microns.

---

20
II.1
CARACTERISTIQUES DE L'IMAGE METEOSAT
L'image est
produite par un radiomètre télescopique en un balaya-
ge a deux dimensions d'éléments d'images transmis ligne par ligne et
dans chaque ligne point par point.
Une ligne E-W d'image est obtenue
par un balayage du disque terrestre grâce à la rotation du satellite
sur lui-même autour d'un axe parallèle à celui des
pôles terrestres
à
raison de 100 tours/minute.
Le télescope est en plus animé d'un mouvement pas à pas dans le sens
S-N synchrone à la période de rotation du satellite.
Une image complète
est composée de 5000 lignes avec 5000 points par ligne dans
la voie
visible et de 2500 lignes de 2500 points par ligne dans les 2 canaux
IR.
Chaque élément d'image,
dit pixel
(contraction des mots anglais
picture et element)
peut varier selon la puissance reçue dans un radio-
mètre,
de 0 à 255.
La cadence de prise de vue est de 30 minutes pour une image complète.
a)
Déformations des images.
La figure l
donne le champ d'une image Météosat.
L'image reçue
peut présenter des défauts dus aux déformations géométriques,
optiques
et électroniques.
La déformation géométrique est la plus importante.
Elle est due au fait
.
.
.&~,
que la pr lse de
vue transforme
l ' lntersect10n\\Yde-l-a"-...s,phere terrestre
.
..i:1:
\\'.\\
par un cône ayant pour sommet le satellite -.ên~ge;'flane : à
,
1
'
t
d
.
b
Il . t'"
l
) .
mesure qu on s
ecar e
u pOlnt su sate
l
e~un~e
ongueu~constante sur
\\.
v'/
.::{:r",
,.,('!'//
l'image correspond à des distances crolssant'e~~~l.~~terre. Ai nsi par
exemple,
les bandes nuageuses parallèles et
nettement distinctes quand
elles sont voisines du point subsatellite peuvent paraître soudées
lorsqu'elles en sont éloignées.
Des défauts optiques ou électroniques peuvent se traduire parfois par
des pixels ou des lignes manquants ou peu constrastés.

---

21
b)
Pouvoir de résolution des images.
La notion de pouvoir de résolution est importante pour le traite-
ment des images de satellite.
Il dépend du nombre de lignes et du nom-
bre de points par ligne de l'image.
Le pouvoir de résolution de l'image
n'est pas uniforme sur une image et varie sur l'image de Météosat avec
le canal utilisé.
Au point subsatellite,
le pixel a
pour dimension
2,5x2,5
Km 2 dans le visible et 5x5 Km 2 dans l'IR,
c'est à dire que
les plus petits détails repérables sur une image ont des dimensions de
ces ordres de grandeur.
A mesure qu'on s'écarte du point subsatellite,
les dimensions du pixel augmentent de sorte que la résolution diminue.
Pour beaucoup d'utilisations des images,
il est nécessaire de pouvoir
déterminer de façon précise les coordonnées du pixel.
Il existe des
formules de navigation ou de passage
(MONGE & Col.,
1977) qui permet-
tent de transformer des numéros de ligne et de point d'un pixel en la-
titude et longitude correspondantes et vice-versa.
Ces transformations
font
intervenir les coordonnées du satellite gui ne sont pas parfaite-
ment constantes.
Nous ne détaillons pas cet aspect qui sort du cadre de
cette étude.
II.2 ACQUISITION DES IMAGES AU L.M.D
La station DATTS
(Data Acquisition Telemetry And Tracking Station)
de Darmstadt
(R.F.A)
reçoit les images envoyées par Météosat.
Après des
traitements de correction et de mise en format,
une image de
bonne qualité est diffusée vers les utilisateurs avec le satellite comme
relais au cours de cette phase.
Ces images sont envoyées sous deux
formes:
-
le mode analogique WEFAX
(Weather Fac Simile Data)
-
le mode numérique de haute résolution HR.

---

22
Les images WEFAX sont destinées aux stations secondaires SDUS (Secon-
dary Data User),
tandis que les images HR sont reçues par les stations
PDUS (Primary Data User Station).
Le L.M.D est équipé d'un PDUS permettant la réception directe des
images HR émises par le satellite Météosat.
On décrit dans la suite les particularités du système L.M.D de récep-
tion et de traitement
(fig.
3) qui permet notamment le stockage,
la vi-
sualisation et la restitution des images.
a) Réception et stockage
Les émissions sur la fréquence de 1700 MHz sont reçues par une
antenne parabolique dirigée vers le satellite Météosat.
L'image est enregistrée sur une bande ou un disque magnétiques sous
forme digitale,
ligne par ligne et dans chaque ligne,
point par point.
Chaque pixel est noté par un "compte" ou valeur vidéo compris entre 0
et 255 soit 2°_1 à 2 8 _1
(codage sur 8 bits).
La visualisation d'images préenregistrées ou en réception directe peut
se faire sur un écran de télévision par un équipement appelé Diviset.
Dans ce cas les valeurs vidéo sont traduites sur l'écran par des gris
échelonnés du blanc au noir.
L'équipement Diviset permet de passer très rapidement plusieurs images
préenregistrées l'une après l'autre sur l'écran d'où une impression vi-
suelle d'animation.
On peut aussi utiliser des écrans colorés en tra-
duisant les valeurs vidéo en couleur selon un codage choisi.
b) Création de photographies
Cette opération fixe sur un film photographique l'image stockée
sur un disque magnétique.
L'information contenue dans le support magné-
tique est convertie en lumière par l'intermédiaire d'une diode qui
impressionne un film photographique qu'on développe ensuite comme une
photographie ordinaire.

---

23
C'est un appareil appelé Visumat qui effectue la restitution de l'image
codée numériquement sous forme de film photographique.
Il comprend
(fig.
4a)
-
un tambour cylindrique entraîné par un moteur et sur lequel est
enroulé
le film à impressionner.
- une tête optique et une source lumineuse variable fixée sur un
chariot mobile effectuant le balayage par points.
Un programme informatique résident dans le miniordinateur PDP Il conduit
les opérations essentielles d'impression de l'image sur film.
La photographie obtenue permet divers usages parmi lesquels l'extrac-
tion du déplacement des nuages entre deux images successives grâce au
nébulomètre construit au L.M.D.

---

24
DEUXIEME PARTIE:
LOCALISATION ET REPRESENTATIONS DE LA Z.C.I.T A L'AIDE
DES DONNEES SATELLITAIRES.

---

25
De nombreuses recherches ont été entreprises pour utiliser l'im-
mense collection de données récoltées par les satellites.
Elles ont conduit à la mise au point d'une variété de techniques et de
méthodes pour déduire des paramètres météorologiques à partir des
observations de satellites.
Ceci permet,
entre autres, de combler les
lacunes'de la connaissance des
phénomènes dues à l'insuffisance des
données.
Par conséquent ce sont les régions océaniques et celles peu desservies
par le réseau d'observations conventionnelles qui sont les
premIeres
cibles des investigations.
Dans le domaine limité par les parallèles 35°
S et 25 8
N et les méri-
diens 4 Oc
W et 55°
E on cherche,
sur la base de l ' hypothèse que la
nébulosité convective y est attribuée essentiellement à la convergence
des basses couches de l'atmosphère,
a situer la Z.C.I.T à l'aide d'ima-
ges de Météosat.
Le canal infrarouge sert principalement à situer les nuages convectifs,
le visible à déterminer le champ de vent.
I:
DESCRIPTION ET ORGANISATION DES DONNEES.
On utilise
ici les données satellitaires et conventionnelles si
ces dernières sont disponibles.
Les premières sont constituées par des
images Météosat
recueillies
durant quinze
journées d'hiver boréal vers 1200 -TU a
raison de deux
images consécutives
(de préférence à 30 mn d'intervalle)
dans chaque
canal,
si possible,
par
journée.
Donc on devrait avoir 15x2x2=60 images.
Mais d'une part,
pour quatre de ces
journées on n'a pas eu les enregis-
trements magnétiques des images mais seulement les clichés.
Ce sont
celles qui sont relatives à des dates d'hiver 1982.
Ces images ont été fournies par le Centre de Météorologie Spatiale de
Lannion.
D'autre part,
à l'aide de l'équipement de réception directe du

---

26
L.M.D,
on a enregistré selon sa disponibilité et les possibilités de
stockage à long terme, des images de 11
journées de février 1984
(soit
llx2x2=44 images),
à partir du PDUS.
Certaines sont un peu défectueuses
soit dans le VIS soit dans
l'IR.
On s'est efforcé de constituer de
petites séries d'images quotidiennes.
Pour des raisons liées essentiellement à des aléas techniques
(stockage
des images,
partage et indisponibilité du système réception-traitement
etc.)
ont fait qu'on a limité l'échantillon d'images sur lequel porte
cette étude.
Les clichés de ces images enregistrées qu'on désigne indifféremment
dans la suite par
"photos" ou "images" ont été obtenus à l'aide de
VISUMAT.
Le domaine de l'étude n'est pas entièrement couvert par les analy-
ses météorologiques d'un seul centre.
On n'a pu obtenir que les cartes
synoptiques de surface et de vent des basses couches, des niveaux
700
et 250 hPa établies au centre de p~évisions météorologiques de Dakar
(Sénégal).
Malheureusement ces cartes ne s'étendent pas beaucoup à
l'est du Tchad ni au sud du 5"
N et ne permettent pas des comparaisons
adéquates avec la
totalité du champ couvert par les observations de
satellite exploitées dans cette étude.
Quand ces cartes sont
présentées
ici,
certains détails originaux y sont volontairement omis pour une
meilleure lisibilité.
II: CHAMPS DE VENTS SATELLITAIRES.
Des recherches en vue d'obtenir la vitesse du vent à partir des
déplacements de nuages ont été réalisées dès 1968 sur les images des
satellites géosynchrones américains ATS
(HUBERT,
1969).
La méthode d'obtention du vent s'appuie principalement sur l'hypothèse
que certains nuages se déplacent à la vitesse du vent à leur niveau.

---

27
La mesure du déplacement d'un nuage entre deux
images prises successi-
vement permet de connaître sa vitesse donc celle du vent.
Deux méthodes principales sont développées
pour mesurer ce déplacement,
l'une est numérique,
l'autre optique; C''3~t cette è-ernii"re
qu'on va utili-
ser dans cette étude. E Ile sera décrite en détails dans la suite.
La méthode numérique est basée sur la recherche de la corrélation
maximun entre deux
zones
(LEESE & Col.,
1971),
l'une entourant le nuage
sur
la photo antérieure,
l'autre à déterminer sur la photo postérieure.
Cette méthode nécessite de gros moyens informatiques et ne donne pas
forcément des
résultats meilleurs que ceux de
la méthode optique.
II.1 MESURES DES VITESSES DU VENT PAR LES MOUVEMENTS
DES NUAGES:
LA NEBULOMETRIE.
Le L.M.D a construit depuis 1974 des appareils optiques,
les
nébulomètres
(MONGE & Col.,
1977)
pour corréler visuellement des nuages
sur deux ou trois images.
La figure 4b présente le schéma de principe d'un nébulomètre.
Il
s'agit
de mesurer
la distance qui separe deux points
homologues d'un meme
nuage choisi sur deux
photos successives.
Les opérations à effectuer
peuvent se résumer ainsi
:
l
) placer les deux photos sur des supports et mettre en coincidence
quelques points géographiques
remarquables
(caps,
embouchures de fleuves
etc.)
dans
la région à laquelle on s'intéresse.
2
reperer un nuage susceptible de se mouvoir à la vitesse du vent
(stratocumulus,
cumulus humilis etc.),
appelé nuage traceur,
sur l'image
antérieure,
retrouver ce nuage sur
l'image postérieure.
3
) faire coincider deux
points homologues en déplacant
l'image posté-
rieure.

---

28
4 ) enregistrer dans la mémoire du microprocesseur associé au nébulo-
mètre les coordonnées du point choisi et les déplacements de l'image
postérieure pour obtenir la coïncidence.
On refait cette opération sur autant de nuages que l'on peut en se
limitant,
autant que possible,
à des nuages de même niveau.
Des différents repérages effectués,
on déduit les coordonnées de tous
les nuages considérés et leurs vitesses de déplacement.
Les vitesses
sont affectées à l'heure de la photo de référence (ici la photo anté-
rieure).
Tous les calculs et représentations des vitesses sur cartes
géographiques selon le codage météorologique habituel sont effectués
automatiquement par le PDP Il
(fig.
5),

---

29
]
Olviset
Fic.3: Vue sçhé~atiaup. de la chaîne de réception
et de traitement des images de satellite
du L.M.D .
~e t...~ je
vent sélec~ll:n....e e:
:-epéré sur ces iJTdqes
'j
e~ 2
O,
~
/
:ant:oJ.r =J" ~:..""cinque
I·lIt
-b-
~
-a-
Fig.4: Schémas de principe
a- du nébulométre
b- de Visumat

---

30
II .1.1 Qualité et précision des vitesses mesurées.
De nombreux auteurs
(JOHNSON & Col.,
1980) ont répertorié tous les
aspects des difficultés qu'on rencontre dans les mesures des vitesses
du vent à partir des déplacements des nuages.
On distingue dans ces procédés plusieurs sources d'erreurs:
-
incertitude sur l'altitude des nuages
mouvement des nuages non advectifs
défauts des équipements de mesures et maladresses des observateurs
différences d'échelles entre les capteurs et traceurs du vent.
a)
Incertitude sur la hauteur des nuages.
Cette hauteur est difficile à évaluer sur les images.
HUBERT & Col
(1975) ont défini un niveau de meilleur accord LBF
(level of best
fit)
entre le niveau des nuages traceurs et celui des observations par
radiosonde et ballon-pilote.
Pour les petits cumulus,
ce niveau se situe
à 850 hPa,
pour les cirrus,
il est à 200 hPa.
Certains auteurs préconisent 950 hPa comme LBF pour les nuages bas.
Ces
niveaux sont donnés pour les nuages bas au dessus des océans.
Ils dé-
pendent des situations météorologiques et de la nature de la surface
sous-jacente.
Le canal IR permet parfois de préciser l'altitude des nuages.
b)
Erreurs systématiques.
Ce sont des erreurs dues aux techniques de mesures par superposi-
tion à vue qui dépendent du calage initial des deux images et de leur
qualité,
Sur la grandeur de la vitesse on estime qu'elles sont au plus
égales à 5 noeuds
(kt) dans le canal visible et à 10 kt dans le canal
IR au point subsatellite
(HUBERT & Col.,
1971).
Un mauvais calage ajou-
te la même valeur à tous les vents mesurés.
Il semble qu'il
affecte
davantage les modules que les directions des vents.

---

31
c)
Erreurs de sélection des nuages.
Tous les nuages ne sont pas de bons traceurs du vent.
FUJITA &
Col.{197s) ont étudié la taille des nuages susceptibles d'être de bons
traceurs.
Ils admettent que les cumulus de 0,5 km à
3,2 km de diamètre
moyen sont les meilleurs traceurs.
Mais les nuages de cette taille sont
difficiles à poursuivre à cause de leur petitesse relative par rapport
à la résolution des images.
On convient que les nuages ou groupes de nuages
jusqu'à 8 km de taille
sont encore de bons traceurs,
tandis que les plus gros,
probablement de
nature convective,
se déplacent différemment des vents voisins.
Des erreurs sont aussi introduites par l'intervalle de temps séparant
les photos à manipuler
(JOHNSON & Col.,
1980).
En effet dans un inter-
valle de
temps très long
le traceur
peut changer de formes
(développe-
ment,
mutation)
devenant non reconnaissable et même disparaître
(dissipation).
L'opération de superposition devient alors hasardeuse.
1
Les erreurs de sélection influencent aussi bien les modules que les
directions des vents.
Pour les réduire ou les éviter,
il est souhaita-
ble de faire
avant la manipulation,
un
jeu d'animation à différentes
cadences pour
identifier les mouvements des divers
niveaux et
les éva-
luer en module et en direction.
Malgré toutes ces sources d'erreurs,
on reconnaît la validité et
le bien-fondé des déplacements des nuages
judicieusement sélectionnés
comme de bonnes estimations des vitesses du vent.

---

32
I l
401>\\0,1
Fig. 5 : Exemple de rresures et pointages de vents par le nébularètre
à partir de 11 iItage de 1200 1U du 25/02/82

---

25°N
20·
+
~
10·
t
"- ,~--------~----~
t
Q
t--tt. t.·-
o·
_ "1:-
j
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20·
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t.=
t
t
..
---.---
...
\\
+-
-H
-~t~l- r:;;t~- -tt
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-
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-_ .. t . . -
- ..
+t-t
...
/
JO·
Fig.
6:
Oivergence
(+)
et convergence
(-)
calclIlf'Ps
à partir des vents déterrninl"s r<lr 1<1 néh,domptrie df'
\\
1/
/
-....r~/.
l'image de
1200 TU <111
25/02/P.2.
40·5
1 1 ( ,
l , 1 l , 1 1 1 J 1 1 1 1 1 1 l , 1 1 1 J 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ( 1 1 1 11 1
LLLLJ.-U I~..l
1
1
1 J , 1 1 1 1.L.LLL
40·W
30·
20·
10 0
0°
10 0
20·
10·
40·
50·
55·E

---

34
II.2 DETERMINATION DES CHAMPS DE VENT MOYENS.
Le nombre de mesures de vent dépend de la présence de nuages bons
traceurs.
Afin d'obtenir une représentation homogène des vents à un
niveau donné et pour minimiser les différentes erreurs,
après plusieurs
manipulations sur la même série d'images,
on partage le champ de l'ima-
ge en carrés de 2° de côté.
Dans chaque carré on calcule le vent moyen
à l'aide des mesures qui y sont faites au cours des diverses manipula-
tions et on l'affecte au centre du carré.
Lorsqu'un vent moyen ainsi obtenu fait
un angle qui s'écarte de plus de
3ü G des vents voisins,
ou lorsque son module diffère de plus de 15 kt
de ceux des vents voisins,
ce vent est suppose érroné et rejeté.
On n'a pas procédé à des interpolations pour avoir des vents aux points
ou i l n'existe pas de traceurs
pour ne pas augmenter exagérément
l'imprécision des mesures.
On a ainsi obtenu des champs moyens de vent
pour toutes nos imageslVoir Annexe 1).
Par ailleurs on a tenté de définir un champ de divergence horizontale a
l'aide des vents mesurés par la nébulométrie pour situer les centres
actifs de convergence:
Mais
la médiocrité des résultats de calcul de
la divergence
lfig.
6)
a dissuadé de gén~raliser le procédé sur l'ensem-
ble des
images.
Car,
dans
les zones de convection où on trouve des nuages
cumuliformes,
il n y a pas de bons
traceurs du vent.
Il est évident que se pose
la question de
la représentavité de ces
champs définis par des mesures qui ne sont possibles que dans
les
régions convenablement nuageuses
lGRUBER & Col.,
1971).
Ce biais limite
sérieusement
l'utilisation des seuls vents satellitaires pour situer à
grande échelle la Z.C.I.T
.
On préfère alors fa'ire des analyses mettant en
jeu simultanément ces
champs de vent et ceux de nébulosité convective qu'on va déterminer
dans la suite.

---

35
III
CHAMPS DE NEBULOSITE. LOCALISATION DE LA z.e.I.T .
Les nuages associés en hiver boréal à la convergence intertropica-
le sont reconnaissables sur les images de satellite et peuvent être
localisés quand l'intensité de la convection est forte.
Ils sont organisés et distribués de façon particulière dans l'espace
et donnent une nébulosité dite convective.
En effet au cours des régimes de mousson non perturbés la convection
profonde,
sur les parties océaniques tout au moins,
est située dans une
zone étroite et orientée E-W et consiste en un ou plusieurs éléments ou
noyaux convectifs.
Sur les images de satellite,
surtout au dessus des océans,
la brillance
est essentiellement une mesure de la nébulosité
(GRUBBER,
1972).
SADLER
(1975)
a réalisé de nombreuses études basées sur les nébulosités
moyennes déduites des données satellitaires.
Il a ainsi abouti a
d'intéressantes conclusions qui serviront d'hypothèses dans ce
travail:
-
La position de la convection profonde est
à moins de deux degrés au
nord de l'axe de la M.C.Z
. Cette différence peut être plus grande
ailleurs et particulièrement au dessus du continent
africain à cause_de
la persistance des nuages dans les reglons
pluvieuses.
-
La M.C.Z elle même,
se trouve en moyenne à trois ou quatre degrés au
sud de la dépression de mousson.
-
La
limite nord de la masse nuageuse principale est nettement définie
et s'arrête brusquement près de l'axe de la dépression de mousson
tandis que sa partie sud est noyée dans le flux
anticyclonique tournant
de SE à s ou SW.
-
La convection profonde organisée de l'Est-Atlantique est concentrée
dans
le flux
W de mousson.

---

36
111.1 Procédés pour déterminer les champs de nuages.
Théoriquement la brillance,
la configuration,
la texture et les
dimensions sont les caractéristiques les plus importantes des nuages
apparaissant sur les photos de satellite
(BALL,
1980).
On s'est appli-
qué à distinguer ces caractéristiques pour identifier les divers nuages
dans
la mosaïque qu'ils
forment sur les images.
Ainsi un calque étant appliqué sur le cliché de l'image IR de Météosat,
en ayant sous
les yeux
l'image VIS correspondante,
on délimite d'abord
l'étendue des principaux secteurs nuageux observables.
Les résultats de cette opération ne sont pas présentés pour des raisons
de briéveté mais ils ont servi a dresser une carte des principales zones
nuageuses de notre domaine qui sera commentée dans
la suite.
Puis on a
circonscrit de la même façon l'enveloppe des zones convectives ou a
tendance convective qui
se reconnaissent par des nuages brillants dans
le VIS et relativement froiàs dans
l'IR.
Dans cette enveloppe on reproduit
(fig.7)
les formes des amas convectifs
caractérisés par des cumulonimbus
(Cb)
qui constituent les éléments de
la zone de maximun de nébulosité convective.
Bien que longue,
cette opération qui est en réalité une néphanalyse
(une détermination des divers
types de nuages)
partielle,
paraît plus
aisée à mettre en oeuvre qu'une méthode entièrement automatique opérant
sur les valeurs vidéo,
le problème de reconnaissance des
formes étant
en effet assez délicat a résoudre sur ordinateur.
Cependant les
résultats de cette méthode dépendent beaucoup des aptitu-
des de
l'opérateur
(YOUNG,
1967) et de
la qualité optique des images
(contraste,
éclairement etc.).

---

37
(
\\
'")-0
,,-.J
fi
.7:
s
Exemnle àe néphanalyse Dartielle faite sur l'image IR
de 1)00 TU du 09/02/8 6 .
Enveloppe de l'activité
convective
~
Amas convectifs

---

38
111.2
Les grandes zones de nébulosité caractéristique.
La figure 8 est une synthèse des Il cas de nébulosité observée sur
les images de février 1984.
Elle est obtenue par une superposition
manuelle des néphanalyses faites séparément sur toutes les images.
On y distingue 9 zones de nébulosité caractéristique numérotées de l
à
9 et décrites ci-après.
a)
Zone de convergence (no 1).
Entre Sc
S et 5°
N,
dans l'Atlantique Est,
se situe une bande de
nébulosité convective relativement étroite et presque zonale.
Quand on regarde individuellement chacune des Il figures,
on voit que
cette bande présente des Cb séparés par des
régions plus ou moins clai-
res correspondant à des régions de subsidence.
b}
Zone d'orages et de cumulonimbus (no 2).
Elle prolonge vers l'est,
sur le continent,
la zone no l
entre les
méridiens 10°
E et 25°
E;
elle s'élargit de l'équateur à 25 S et de-
vient plus étroite vers l'est. C'est dans cette zone qu'ont lieu en
général les pluies liées à la convergence sur l'Afrique centrale durant
l 'hiver boréal.
Les nuages bons traceurs du vent y sont rares et diffi-
ciles à observer à cause àe la grande quantité de nuages à développe-
ment vertical rencontrés dans cette zone.
c}
Zones de convection modérée
(no 3 et 4).
De part et d'autre des zones l
et 2 se trouvent deux
zones de
convection modérée où les conditions sont
favorables a l'apparition de
cumulus congestus et de cumulonimbus isolés.
La limite nord de la zone
3 coïncide en général avec la position moyenne du FIT sur
l'Afrique de
l'Ouest.
Cette zone contient parfois des nuages bons traceurs du vent.
d}
Zone des cumulus
(no 5).
Sur l'Atlantique Sud les stratus qu'on observe près de la côte
d'Afrique sont remplacés progressivement par des stratocumulus puis

---

40
Dakar entraine parfois une incertitude sur le tracé du FIT. Dans ce cas
les discontinuités du vent méridien et la courbe du point de rosée de
15 0 C ne colncident pas sur la partie ouest de l'Afrique occidentale
(fig.
9). Cette situation porte au Sénégal le nom de "HEUG".
Elle peut
produire des pluies parfois abondantes comme par exemple 35 mm le 14
Janvier 1979 à Dakar.

---

2S·N
"\\
Zone de ccrwe rgence n °
le
° ' j ' l
\\
eU/lU 1us n
Zone ( ,
l
(
',,--'\\
20·
Zone d'orage et de CO.
w:>rt url",,~.l(.'" -
e
nO 2
o<tratn,.lca
"~
4
"
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8 et
\\
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\\
~
Zones de c(~vection
l~:--;·)
!.-. __ e ••
modérée nOs J et 4
~
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J
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l~es de ciel clair nOs 6 et 7
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\\
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r - - -
,'-_-.,~:;.;;=>'f
Fig.8: Répart i t ion
~____
de. principalelJ zon .. ~
- - -
-------
----
-
-
,
de nébulnllitp carAnrrifll i'llle.
40·5
40·W
30·
20·
lC~
O·
10·
)0"
"l'.l·
1.0·
';0·
<'<;·s

---

42
111.3
Analyses combinées des champs de vent et de nuages.
On décrit ici comment on détermine la position de la Z.C.I.T à
l'aide des vents et de la nébulosité convective considérés simultané-
ment.
Dans les champs de vent on trace des lignes de flux.
On
trace ensuite
une ligne séparant les flux de composante Nord des flux de composante
Sud.
Lorsqu'il n'y a pas de vents de composante Nord
(absence de nuages
traceurs généralement dans les régions au nord de l'image),
on trace la
limite nord des courants du Sud.
Cette ligne représente l'équateur
météorologique.
Sur la même figure,
on reproduit les contours des Cb
relevés dans l'enveloppe convective de l'image IR de Météosat;
à défaut
de celle-ci on utilise l'image VIS.
Les résultats d'une telle opération pour l'ensemble des images sont
donnés en Annexe 1. On présente,
en guise d'exemple des analyses faites
simultanément sur les champs de vent et de nébulosité convective,
le cas
d'une situation assez typique d'hiver boréal.
II.3.1 Exemple du 12-3-82 a 1230 TU.
Après une analyse météorologique de l'ensemble du domaine étudié,
d'une part avec les cartes de surface de Dakar et, d'autre part avec
les champs de vent satellitaire et de nuages,
on situe les principales
manifestations de la convergence intertropicale,
a)
Situation synoptique en surface.
En surface,
en Afrique de l'Ouest la situation synoptique
(fig.
9)
est marquée par une remontée,
exceptionnelle pour la saison,
du FIT
(par exemple 17° N sur la boucle du Niger),
Il se dédouble au large
des côtes du Sénégal et de la Mauritanie.
Des précipitations et des orages sont enregistrés du golfe de Guinée à

---

43
la boucle du Nige~, su~ le Gabon et le bassin du Congo.
Ces manifesta-
tions
pluvio-orageuses sont essentiellement
liées à la p~ésence d'une
pe~tu~bation d'o~igine ext~at~opicale visible sous fo~me de vo~tex sur
la photo co~~espondante (fig.
10)
et dont
la tête se situe dans
le sud
marocain et la queue su~ la boucle du Nige~.
Z5°N
1
'IL
1
, - - '
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20 "N rO l5
ln 1'-
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1r) \\ Il
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S"
1
r ~~obare (en h?a)
_ . - Trace du nT au sol
et
+ •
1 ~ Diseont. de Telll!'. df' ['oint dE'
ll1l Zone dl" pluif'
lOM
5"
- Nua2e5convectifs
1010
Î--~=I Zone d'ora2~s
10"
~ Nuages moyens à caractprE' or1l2e ux
)S"5
2~· ·w
20"
15"
10"
,"
0"
5"
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I~·
:0-
7;·
1(1·
1~"
!.('I"S
Fig.9: Analyse syno~tique du r0seau de 1200 TU du 12/03/82.
b)
Circulations atmosphériques.
En
altitude la circulation atmosphé~ique est ca~actérisée au nord
par un vaste anticyclone,
couvrant
p~atiquemment l'Af~ique au nord de
l'équateu~. auquel fait face su~ l'Atlantique, aux mêmes latitudes
o
,une dép~ession (fig.
11).
Le couloi~ ent~e ces deux configurations
,favo~ise le mélange d'ai~ humide et chaud de l'Atlantique sud avec
'air f~oid et humide d'origine tempé~ée ci~culant sur le côté ouest de
a dép~ession et ~ep~is dans le cou~ant de SW du couloi~.

---

2S0N
20°
10°
O·
~
w
cr
--'.
10·
Vl
--il
20·
-.;;1
10-
A
Fig.
_ . _ . - Equatellr '!'Pt nnro-
nuages convec~ifs
logique
Nuages
230 TU du
12/03/82
VIII convectifs
40·S
/
-
1 1 1 1 1 . 1111
I l
1,1111 J I l L 11111 J
1 1 1 1 1 1 1 J I l l
1 1 Il
I l
1 1 1 1 1 1 JI l '-...L.w...LLLLLLLGI.LI ( I l U.JlI..U LI LuI I.U ..J ..Ll.... I l 1 "
40·\\0/
30·
;-'00
10-
0"
10"
20 "
10 "
t.o"
50°
55 OF,

---

des
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(~1" en c:lcecci_un c:cs ("ot.es tJci.·sil1·~,·rlncs. Ces ~,·ents s'inflf~'-
C :,
Ci h :3 ':; r \\1 (.
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Ll n
l cl r '':; e
'.:: 0 ur,] "t
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.s u r
'extrême-sud
du
conti-
ne n t
de Il en Ci n t
S W pour
entrer
en
confluence,
en::: r e
2 0:'
S et
2 5
S,
a ve c
les
vents
de
NW
en
direction
de
Madagascar.
Fig.IO:
Irnage Météosat VIS de
1230 TU du
12/03/82.

---

45
A l'examen des flux de 900 m et 2000 m donnés respectivement par
les figures 12 et 13,
on constate que le champ de vent satellitaire
s'apparente davantage a celui du niveau de 800 hpa plutôt qu'à celui
des
très basses couches
(900 hPa).
Parce que les mouvements des nuages
décrivent mieux la circulation atmosphérique au dessus de
la couche
limite,
c'est à dire au dessus de 1500 m où l'influence de la surface
terrestre sur les caractéristiques des vents est peu perceptible.
35 ',;
[
30'
Equateur météorologique
...
~ )
r
r
Lignes de flux
Circulation
20'
15'
J
1
1
1O'
l
j
Fig.12: Champ de vent a
500/600 m du réseau synoptique
de 1200 TU du 12/03/82.
10'
o'
10'
20 '
30'[
3co".
-' .'
30 •
25'
---.-- Equ~teur ~é~~orologique
- L i g n e s de :lux
20 •
15'
10'
O'
Fig.13 :Champ de vent a
2000/2100 m du réseau synoptique
IO'S
de 1200 TU du 12/03/82.
25'"
~o·
10'
o'
10'
20'

---

46
c)
Manifestations de la convergence.
Deux bandes nuageuses quasiment continues se rattachent au système
extratropical au nord de la boucle du Niger
(fig.
10 et Il)
et se pré-
sentent comme s u i t :
_ l'une orientée légèrement s-w à N-E sur l'Atlantique semble être
une Z.C.I.T rompue par interaction avec le vortex.
-
l'autre à allure méridienne longe les côtes centrales et australes
du continent africain et se prolonge en direction du cap de Bonne Espé-
rance par un amas extratropical.
Une zone de convection modérée caractérisée par des Cb isolés entre
10° S et 15" S,
se joignant à la branche méridienne sur les côtes
angolaises,
s'étire
jusqu'au canal de Mozambique.
L'équateur météorologique
(fig.
Il)
présente une branche a peu près
parallèle aux côtes d'Afrique centrale marquant la confluence des flux
S et E.
Cette branche joint deux axes de confluence presque zonaux
-
l'un sur l'Atlantique Est séparant les courants issus respectivement
des anticyclones de Libye et de Sainte Hélène.
-
l'autre au sud-est du continent s'étirant des côtes
namibiennes au
canal de Mozambique dans
l'ouest de l'Océan Indien.
L'équateur météorologique a la même allure que l'axe de confluence dans
le flux à 2000 m au large des côtes de l'Afrique Centrale,
ce qui con-
firme l'idée déjà exprimée que les vents satellitaires représentent la
circulation à 800 hPa.
La nébulosité convective observée sur l'Atlantique et la boucle du
Niger semble résulter du mélange d'air tropical chaud issu des deux
anticyclones subtropicaux et d'air tempéré froid drainé par le courant
cyclonique de l'Atlantique Nord sur ses faces ouest et sud plutôt que
de la convection générée par la convergence intertropicale.
Seule la branche convective entre 10°
S et 15° S environ serait repré-
sentative de la convection profonde.

---

47
Les figures obtenues en superposant les champs de vent et de nébu-
losité pour toutes les
images traitées sont
analysées
cas par cas en
Annexe 1.
Certains champs de vent et de nébulosité sont difficiles à classer dans
l'une de ces
trois catégories;
neamOlns celles-ci
montrent qu'il
y a un
bon accord entre les champs de vent et de nuages convectifs déduits des
images de satellite.
Dans certaines configurations,
on note une activité convective presen-
tant des composantes méridiennes plus
importantes
(les
nuages sont
orientés N-S).
Elles correspondent souvent à des axes secondaires de
confluence de vents de directions peu différentes ou à des
intrusions
des syst~mes nuageux des moyennes latitudes dans les régions tropicales.
L'activité convective s'intensifie dans de telles circonstances et
dans
les champs de vent,
ces axes de confluence qui ne sont
pas des figures
permanentes sont désignés par des appelations
tels que
front
équatorial
africain
(F.E.A)
ou front
intertropical du sud
(A.SEC.N.A,
1967).
En résumé des analyses faites en Annexe
l,
on note essentiellement

---

48
Ces memes analyses faites sur toutes les images ont permis de dé-
gager une figure schématique pour localiser globalement la Z.C.I.T dans
l'espace considéré.
111.4 Positions et formes de la Z.C.l.T
•
La Z.C.I.T est considérée ici comme la zone de maximun d'activité
dans l'enveloppe convective.
Elle se présente alors comme une série de
nuages convectifs intenses dans cette enveloppe.
Dans les régions
tropicales,
on sait que les champs de pression et de
température sont peu corrélés avec les formations
nuageuses de nature
convective.
C'est une des raisons pour lesquelles un schéma est proposé
pour mettre en évidence la relation entre la circulation atmosphérique
des basses couches et l'activité convective.
Sa
forme simplifiée pr~­
sente deux arcs de cercle éventuellement réunis en X sur la partie
centrale du continent africain
(fig.
14a).
L'arc
"oriental" suit a peu près les hauts reliefs d'Afrique Orientale,
de l'Ethiopie au Kenya,
puis s'oriente en direction de l'Océan Indien.
Il engloble en plus des reliefs,
les régions des grands
lacs d'Afrique
Centrale.
Les lacs apparaissent souvent sur les photos de 1200 TU comme
de véritables ilôts de ciel clair dans une mosaïque de nuages.
L'arc
"occidental" a une positon plus variable mais présente souvent
une courbure anologue à celle de la côte africaine de la Guinée à la
Namibie.
Il devient
presque rectiligne et
zonal sur l'Atlantique Est.
Ces caractéristiques traduisent sans doute les influences déterminantes
des facteurs géographiques sur la position,
l'étendue et l'intensité de
la convection profonde.
L'emplacement des nuages de convergence s'étend sur quelques cen-
taines de Km de part et d'autre de ces axes.
On sait par ailleurs que

---

49
les centres actifs de la circulation atmosphérique générale et ses va-
riations saisonnières sont d'un grand rôle dans
le comportement des
phénomènes convectifs de la z.e.I.T.
Ainsi du côté concave de
l'axe occidental
la circulation est principa-
lement dominée par les courants liés à l'Anticyclone de Sainte Hélène
dont le centre peut quelquefois être assez bien déterminé par les
champs de vent existants.
Le courant fort de SE à E en direction des côtes brésiliennes est
presque toujours observé.
En outre quand
le courant du Sud à peu près
parallèle aux côtes africaines de la Namibie au Gabon n'existe pas,
on
observe une chaîne de noyaux cycloniques au large des côtes d'Afrique
centrale.
Si l'axe occidental remonte exceptionnellement plus au nord,
un courant
W à SW s'établit au large des côtes d'Afrique occidentale et dans le
golfe de Guinée.
Sur son côté convexe les vents sont d'Est au nord .d'une ligne allant du
Tchad au Sénégal.
Pour l'arc oriental, àu côté convexe on a souvent des vents d'Est
issus
d~ l'Océan Indien tournant progressivement NE à NW sur le continent en
suivant la courbure de l'arc.
Du côté opposé on observe des vents d'Est
sur l'Afrique orientale tournant
rapidement au NW en franchissant
l'équateur en direction de l'Océan Indien.
Entre les deux
arcs,
sur
l'Afrique centrale,
confluent les courants de
NW à NE liés à l'arc oriental et ceux de sw à SE provenant généralement
de la ceinture anticyclonique du sud.
Ces deux types de vents confluent
après un long parcours au dessus des surfaces continentales,
ce qui
explique la zone de ciel clair observé entre les arcs.

---

50
Forne en X
b - Forne en V
c - Forne en Y
avec arc <xc idental
d - Forne en Y
avec arc oriental
Fig. 14 : Fornes schérratiques àe la Z. C. 1. T.
Axe de l'enveloo~e de l'activité convective
---_G Lignes de flux
,
,
En resume,
la configuration en X de la Z.C.l.T est caractérisée
dans la circulation générale, d'une part,
par la rupture de la ceinture
anticyclonique de l'hémisphère sud par une cellule cyclonique jouxtant
l'Anticyclone de Sainte Hélène,
et d'autre part, par la présen-
ce d'un autre noyau dépressionnaire centré sur le nord de l'Océan
Indien pouvant couvrir une partie de l'Afrique Centrale.

---

51
La figure lS donne un exemple où ce cas est observé.
V,I'
TTTT" 1 Ji'"
l' l' \\ l' , i '1"
i '1 11 ' ,
I I I il'"
[ I f t I-II'~
\\~ :::~
~~~Oo~
ïJ~--::l..J
lOc~
3
-;
- - J,
1
i
i
F-
i
20°-j
r
~-1~
30° ~..-1j
1
Fig.15: Forme en X de la Z.C.I.T observée à 1300 TU le 28/02/84.
-
. - Equateur météorologioue
~ Nuages convectifs
______~~ lignes de flux
Circulation cyclonique
Cette forme simplifiée présente trois variantes
a) Forme en V.
C'est une forme X incomplète (fig.
l4b), dans laquelle les deux
arcs sont inachevés, c'est à dire que leurs parties sud sont absentes.

---

53
b) Forme en Y
L'organisation des nuages de la Z.C.I.T se présente ici en forme
d'Y.
Dans cette configuration de l'activité convective,
seul un arc
sera complet suivant les circulations sur l'Atlantique Sud et sur
l'Afrique du Sud.
Quand l'arc occidental est complet,
il consiste en une branche orien-
tée d'abord W-E dans le golfe de Guinée,
puis N-S le
long des côtes de
l'Afrique centrale
(fig.
14c).
Dans ce cas,
la circulation cyclonique sur le nord de
l'Océan
Indien
est
remplacée par un régime de NE s'étendant de la corne de
l'Afrique
au canal de Mozambique.
Ce courant entre profondément sur le continent.
L'Afrique du Sud est balayée par le courant
anticyclonique de SE qui
devient convergent le long des côtes de
l'Afrique centrale.
Si
l'arc oriental est seul complet
(fig.
14d),
le flux d'Est sur l'Afri-
que orientale est moins étendu.
La ceinture anticyclonique sud est
rom-
pue dans
l'Océan Indien.
Les vents de SW sont généralisés sur
l'Afrique
du Sud et vont
très loin sur l'Afrique centrale où
ils entrent en con-
fluence
avec
les vents de NE présents au nord du continent.
Sur l'arc
oriental,
la nébulosité convective sur sa partie méridionale serait
d'origine orographique alors qu'au sud elle peut résulter de
la con-
fluence des
flux
opposés qu'on observe.
Cette forme est observée sur la figure 17.

---

54
~-'-i1'1H""l','T11......'~,.-,',-.-.-,-,..........-,-,roi,---,-,-r-,"--'1,---.-,"'"'rT?~'........
, ,.-r-.'-'1,~,,.--,,'---'-1-,-,,~.
~TI~',.--"'~I' ~ '--,---.---.-.,..,--r-r ~ ~~,-,-, ,-r
..............."T""T"T...,.....,,~.--,-,-....--r-r-r-T-,--,-~
"--'1
,---.-," " .
" 1
roo
)
~ 10°
~
[
1
]
j
1
~
Fig.I7: Forme en Y (arc oriental) de la Z.C.l.T observée à 1230 TU le 07/02/82.
_ . -
Equateur météorologique
Nuages convectifs
------~~ Lignes de flux
A
Circulation anticyclonique
L
Circulation cyclonique

---

55
TROISIEME PARTIE: RECHERCHE DE COMPOSANTES STRUCTURELLES DE LA Z.C.I.T.

---

56
I:
Description et organisation des données.
Dans le but d'analyser objectivement
la structure de la Z.e.I.T,
on a traité par des méthodes statistiques les valeurs radiométriques
d'une zone comprenant 390.000 pixels,
sur un domaine qui s'étend en
latitude entre les lignes de cotes 1300 et 1600 et en longitude entre
les points 800 et 2100 sur l'image non rectifiée du satellite Météosat.
eette zone
(fig 1)
où l'on observe généralement le FIT en Afrique de
l'Ouest pendant
l'hiver boréal,
s'étend entre 2,5° N et 14°
N et entre
40°
W et 25°
E . Elle présente généralement une bonne discontinuité
nuageuse qui facilite
l'interprétation des
résultats.
On a retenu pour cette étude les images obtenues les 1er,
2,
6,
7,
8,
9 et 28 février 1984.
On a calculé,
pour condenser
l'information à
l'aide d'un programme résident sur le POP
Il du L.M.O,
les valeurs ra-
diométriques moyennes sur des aires de 30 lignes par 10 points
(30xlO
= 300 pixels) sur l'ensemble du domaine retenu (tab. 1).
On a obtenu ainsi 1300 aires,
sur chacune desquelles on a un compte
moyen dans les canaux IR et VIS pour chaque image.
Aucune correction
sur les comptes n'a été faite.
On a alors 1300 comptes moyens dans chaque canal,
a raison de 10 lignes
de 130 comptes chacune.
On appelle fichier Z.,
l'ensemble des 130 comptes d'une ligne de rang i
l
(i
=
l,
10).
On effectue une analyse spectrale des fichiers du canal IR,
puis on
tente une classification automatique combinant les données IR et VIS.

---

57
1460 409
1492 S24
1433 491
136S 461
137S 118
140S ]34
IH2 ]55
14/S HI
13U 198
1316 287
IU6 432
1474 SSO
1409 4U
1378 439
1364 259
IlU 416
1501 338
1]88 3D9
13]4 178
1]]1 197
1440 454
1379 5]7
1379 487
1349 490
1391 ]02
1376 439
1428 281
1]41 116
13]3 168
1338 27]
lUI 485
1495 54]
1395 491
1355 511
1397 ll9
1342460
1420 178
1167 165
1276 130
1313 201
1413 502
1499 5]4
lUS 495
Il74 US
1407 404
IlSO ]9'6
1376 198
1122 148
1101 157
1116 lU
1402 SI]
15005]0
1429518
1378411
14ll UO
IlS9 ]06
1161/S9
1112 107
1086 155
1114 1S6
1395 527
1485 5/6
lUI 54]
1378405
146] 475
Illl IDS
11921]8
1151 272
1079 185
1136 181
1398 536
1468SlS
I4U 509
1401 480
1465 U6
1166 Ils
1l0S 191
11184U
1074]48
1176 III
1391 540
lU8S]]
147] 49l
1421514
1411 lSl
1116 28]
1116 283
1109191
1067 378
1111279
1382 142
I4ll 534
146] 50]
IU7 578
1]51 1I0
119]]89
1104 181
110] l04
1057 411
1]69 ]]6
1376 147
1416 136
1418 555
1461 586
1285 ]57
1181 470
11011]5
1090 193
1069 41l
1387 409
1]76 564
1408 5]8
1411 573
1471 533
Il]4 U7
1156 5]]
1111 214
1108 ]l4
1118 6Sl
1]45 426
1]6556]
1]95556
14]0561
1456 506
1l0S 517
1117 526
1108165
1096 415
1169 60l
1174 474
1164 559
1]81 581
1429557
1411 466
1168 545
1091Sll
1115]/6
1106 565
1194 559
1l0S 461
1366574
1362611
1419557
14004]]
1148548
1097571
1128 1I1
IIl4640
1112571
1156 l70
1365 561
1345 641
140] Sll
1]56 U7
IIIl 574
1094 608
1100 l4]
1130 591
1159471
1154 ll7
1]49 591
13]7 6]5
ll79 541
1111 570
110l 619
1078 625
1087]74
1130 ]87
1268 395
1161 291
Tab.1: Exemple de données
1342 596
1]41 6]4
1249615
1115 60S
1086680
1076610
1081 ]70
1150194
1174 147
1211174
Ill9619
llSI 181
Ill] 581
111967l
1054 700
1071 615
1071 ]11
1184 11]
1216142
1166 171
traitées par les méthodes
1339 586·
Ill1 SlS
1111611
lIB 668
1040 711
1050637
106] lO]
1106 184
1110 l07
1151 266
ll14 571
1114 514
1099 584
1091 659
lOI] 708 10]5 612
1060 ll8
1190 181
1178 ll9
1178127
numériques.
12]0 578
1102 III
1077 602
1082 647
10ll 658
1017640
1061 184
1171 177
1156 288
1179116
1124 587
1097 437
1068545
1097 615
\\061 679
1046 610
1079 l08
1151 195
1154 271
1152 lS6
Comptes IR et VIS (x10) de
111060l
1081Sll
1068599
l11l6l1
1091 618
10l8SS4
1091 l22
111I 171
1148 181
116647l
110l 61l
106S46l
1066545
1109 611
1091 Sil
10lS 571
1107196
1126 148
1150 236
1181 507
de l limage de 1230 TU du
1251 615
1057 l64
1094 511
1101 601
1065 441
10ll 561
11094lS
1119 145
1155 185
1185 537
1211 549
1011 411
IIOl470
1061·486
1019 699
1016.587
1094 427
1098 157
1150 lU
1160529
1249 SOS
1016 296
1100 l4l
1049 497
989 656
10l9S47
1078 l77
1086 161
1149 l21
I1l8S17
02/02/84 en 10 colonnes de
137l 451
10lS 175
1106 l64
1009 189
969 671
IOl8 4U
1062 l89
108l 184
1141 4Sl
114l 499
lUO uS
1059 l89
1092 l82
974 70l
964 62l
1057 466
1069 198
1090 l04
l1l9 170
1139 481
de 130 éléments représentant
ll9l 470
1088 401
1077 414
972 7lS
976 410
1071 4"
1099 lS7
lllS 561
1110
499
ll04 404
1079 1I8
1084 l81
997 658
990 467
1078 SIS
1067 470
1087 117
1116 517
1119 SIl
IISS4l4
les 10 bandes latitudinales
1061 lOl
106l 327
10U 710
1001 547
1091 US
1064 418
1087 191
1125 592
1111 545
1266 l16
1060 lOI
1047 217
1027 612
1011 624
1108 Ul
1079416
1085191
1I181l9
110lS60
1212390
du domaine d,(Fig.1) dans le
1061 l6l
1058 199
1057 650
1051 66l
1111. CCl
1085 461
1090 118
Illl 571
1099 546 1181494
1078 l8S
1061 246
1061 648
1077 714
1110 468
1099595
1091 197
1100609
107l 576
1113 404
sens sud-nord et est-ouest
1088 l79
107l 142
108l 658
1088 616
IIlO 497
1111 681
1088 192
1079674
1059 181
llli H7
1116 l87
1096 l27
1104601
1116 661
1119 489
1109 421
1081 148
1021 732
1034 63l
1105 365
en parcourant le tableau
1128 402
1091 405
1094 772
1111 591
1114 462
1109 362
1059 21S
1001 741
lOlO 68l
1216 l70
1113 421
1086 Ul
1071 691
1110 491
1109418
1107 196
1061 151
1014 711
1014 747
1207 418
par colonne.
1110 417
1069 434
1049 64l
1099 461
1098 508
1100 20l
1056 444
1011 788
1004 690
1208 Sl8
1134 475
1028 522
10li 764
1072 4/4
109l 697
1087 624
1011 528
992 834
966 695
119l 580
IllO 499
1048 626
1028 697
IOl7 509
1075 995
10661075
1025 966
1001 846
961 685
1101
6U
1137 496
1061 669
IOl9 718
10ll Hl
1068 926
IOlSI068
10191085
994
91l
943 662
1205
682
1141 III
1081 676
1051 706
10ll 47l
1019 955
1028 849
996 90l
974 946
919 691
1214 680
1119616
1117 664
1056 S2l
1028 645
987 911
1014 816
981 846
tal 91S
974 686
lIB 659
1176619
1124 681
1054 458
1010 560
1011 901
1047 941
988 811
99l 901
980 680
112l 611
1180 710
110S69l
IOl8 107
1005 740
1048 969
1011 991
986 989
99l 916
974 715
1101 681
1179 749
110l 699
1018 106
1041 844
10511049
102l 968
10111107
1007 86l
968 761
1194 71l
1161 711
1096 716
1041 614
1068 764
IOl81021
1012 897
10481181
1019 981
971 76l
1197 696
1157 711
11\\5 718
1059 707
1077 765
10111011
1000 949
10671181
1018 9lS
968 757
1108 711
1151 6Sl
1108 796
10S67l1
1071 79l
1061979
1011941
10841081
1041 969
951 791
1105 198
1160591
111077l
1068 7lS
10S~ 81l
1061 885
10ll 750
1087 950
1041 1010
9lS 794
1201 195
1119680
1111 719
1010 136
lOlO 867
1088 &.B4
10ll 671
1088 87l
1027 917
901
769
1189 S7l
1119664
\\127 7lS
1047 794
1061 799
1047 881
1018 871
108l 18l
996 691
864 691
1101 548
111469l
l1l4 7U
1054 810
1088
808
1048 901
10ll 669
1088 170
971 666
84l 781
1111 60l
1151 106
1111 714
1056 747
1071 689
1018 848
1018 608
109l 646
951 601
841 737
1119 655
1149684
11U 648
1046 641
1067 Ils
1041 724
104l 854
11 01 191
975 60S
841 718
1121 658
1157 677
1141 19l
1041 494
1071 494
IOl6 407
1067 688
1102 167
988 616
868 749
Illl 667
1175 681
1141 114
1049 346
1087 III
1016 III
1071 491
1101 108
1067 641
90l 710
lllS 621
1167 714
1147 464
1050 l69
1084 157
1046 190
1084 171
1111 401
107l U6
966 670
IIU 604
1176 717
IIU lSI
1048 l77
1071 104
\\07l III
1090 159
1109 161
1077 269
954 61l
1214 601
1181 67l
1150 47l
1056 l6l
1039 18l
1091 178
1097 298
1096 III
1078 140
10U 124
I1l1 578
1178654
1157 611
1060 416
1045 432
1069 182
1081 Il8
1091 <465
107l 136
1048 411
1111 551
1170661
1115 561
1071 lS4
1081 469
1115 184
11l928J
1079.516
1060 137
1056 Hl
1136 19l
IU4689
11U 676
1080516
1082S0a
1119 225
111840l
10Sl 108
IDS 1 ll0
1075 291
IZl8 62l

---

57 bis.
1168 710
1135 119
1094 619
1016 646
1146 22l
1165 488
1041 487
1016 171
1018 lol
1216 688
1111 121
1146 IC2
1106 774
1092 761
1182558
ll61 570
1051 359
1028 l62
1014 285
1202 680
11IC 105
1157 ICl
1101 681
1111 802
1194 784
1160 532
1057 2'7
106l lu
1066 265
1199 "4
1171 lH
1148 121
1109 757
1141 559
1192813
IIU 419
1018 145
1092 611
1011 261
1200 641
1181 181
11U 701
1096 704
1118 114
1171665
1119 111
1087 115
1089 187
1080 140
126l 691
1189 161
11185ll
1091 575
Ill9640
1141 505
1124 18l
1086 182
1065 356
1068 211
ll09 661
1198 15l
1118 411
1128 '71
1128 740
1120 461
1092 lOO
10ll 214
1022 III
1050 264
1118 611
1218 711
1181 559
115l42l
1121 811
1\\00607
1115 165
100l 219
919 106
1025 266
1358 599
1210 615
1200 614
1141 486
I1l6 486
11\\1 686
1145 267
1028 201
929 285
1001 219
1411 645
1226 596
1155 152
1105624
1152 740
1117 615
1116 l49
970 198
90l 265
968 III
1"1 66l
1241 584
1162 706
1014 161
1148 181
1140 62l
1015 632
926 l18
1871 218
906 l65
1418 658
1286 581
1179 151
1042 811
1089 124
1114 186
1042 828
9l) 532
832 219
855 429
1401 641
ll05 594
1201 135
1070 818
1109 118
1094 914
1000 911
948 610
815 l11
8l) 29l
1101 618
1291 636
1210 669
115) 182
1115 831
1l059U
9751035
'2l 856
818)56
191 256
1169 551
1285 U8
1245 610
1\\9l 115
1\\99 823
1092 840
961\\012
9211062
811 451
806 219
1151 522
1289 618
1248 687
1220 162
1208 801
1080 899
9191042
9601055
899 518
814 256
1229 414
1305 669
1255 7U
12" 691
1208 112
1091 982
10481044
912 816
811 155
852 211
1248 l61
124l 10l
1\\99 181
111l 914
1016 910
894 691
1301 641
1245 777
9011010
905 361
Ill' 380
1216 681
1115 llJ
1124 819
1048
IlOl 601
1246 16l
9~1
1011 165
1017 841
928 l6l
!l28 354
1301 56l
1218 III
1192651
1181640
1131 645
1086860
1051 786
lOlO 866
911 1"
IlIO 162
1252 516
1265 109
1191650
118161l
1162 664
1068 164
1009 778
1011 ll6
899 521
Il14 116
1255 51l
1249 668
1204 510
1184 661
1160 61l
1056 731
1025 100
982 787
887 606
1118 403
1211 515
1221 639
1194 520
1168 615
1146 19l
1064 72l
1018 594
846 618
IH2 439
952 808
1202 451
120l 612
1166 411
1116 540
1098 134
1072 105
1018 161
92' 758
815 711
1l1745\\
11754Jl
1119 5U
1142 345
1091 408
1058 606
1058 615
998 611
904 581
8ll 548
1106 "1
1164 492
1164 416
1122 334
1063 274
103J 169
1011 610
98l 651
880 485
815 190
1113 09
Suite Tab.1.
1119515
I1l6l94
IIlI Hl·
1602 211
999 5ll
989 619
950 580
920 391
926 261
Illl 09
1171 501
1114 515
1130 q4
1065 216
984 507
996 614
877 5l'
951 391
952 248
1345 '36
1\\48 477
110l 455
1101 4..
1014 251
1019 504
981 686
89l 685
956.22
918 211
ll45 '08
1148 419
1083 l77
1080 292
1064 145
1045 12l
985 701
911 816
961 l17
" l 119
Il" 390
1154 411
1019 318
1011 14l
1049 244
958 62l
919 426
1025 215
IHO 118
1025 541
918 665
945 611
Bl 189
1010 201
1338 362
1118408
1088 l48
1050 151
10/7 119
100' '81
968 689
1146 409
108J 248
108l 27l
1010 198
950 588
928 601
927 155
946 251
1562 lOO
991 40~
1028 262
1146 174
1342 341
1114 407
1085 zg~
llH 279
1001 180
962 324
92l 581
94' 560
1094 328
1048 198
14ll 321
1ll8 417
1206 289 1025 19l
III 168
916 559
1123 101
1007 614
949 412
949 209
1596 322
·1311 H6
1229 llO
1168 279·\\043 211
947 274
911 588
970 566
921 155
946 151
1561 100
1324 H9
1474 360
1107296 1030112
945 l80
9" 681
971 509
955 185
901 195
1751 271
15IB 412
1621 366
11I9 379 19)1 151
955 286
919 779
914 5'5
919 210
849 l88
1548 l64
1191379·10 .. '211018 182
940 136
9l' 711
1'89 2'5
1615 l88
913 448- .845 411
1558 III
1617 l65
1605 l87
1214 l12 1008 538
915 5)1
914 156
901 66'
1042 19J
977 721
879 7/'
861 468
817 507
1654 115
1676 139 1566 161
128. ll6
971 55l
1024 4"
997 754
959 696
8'1'39
815 587
1698 129
1711 III 1569 l31
Il'l ll5
926 510
937 499
962 809
·927 66l
812'67
828 551
1814
91
18891901510 HO
1'0) l11
1010411
901 514
919 791
ge Z 66 i
898 '80
881 111
1980
61
1919 116 1465 349
IlOI 292
\\l59 411
915 57l
914 756
901 164
880.79
828 576
1996
'5 1916 !l8 1351 156
1208 289
1121 III
1002 530
9J3 748
847 671
8~4 410
l42567
2008
'0 1961 168 1380 Jll
1107296
1171165
1141 517
96 5 668
86' 70'
866'64
850 546
1055
'0 1964 118 1348 HO
1195 327
1057 196
1224 497
1028 601
896 701
91l '8'
870 550
10l'
'0
1915
78 1310 196
1196 lO
96l 107
1225 416
1207 195
942 711
"l107
911 189
100l
'0
1911
111397 146
ll12 145
972 153
11\\0 191
1128 517
98l 6l'
961539
894 511
1918
'0
1910
'Oll97 194
1266 l57
995 15'
942 154
1219 496
1089 555
915588
89' 462
1769
'0
1819
'0 l'll 136
1216 125
1049 lI'
89J 3l'
1188 517
1201 68'
1071568
991 '29
1510
'0
1772
'1 1417
81
120l 192
1061139
941 l.8
108l .85
1/08 669
1194 618
1181 '80
ll87
'0
1695
'0 !l65
5l
1182157
1069 326
989 370
9'0 416
1202 566
1210 646
1218 569 Illl
'0
1591
.0
1325
40
1158 192
108l lOI
1012 19l
911 '08
1018 470
1209531
121960l
1152
'0
1495
'0
lJ7l
40
115l 127
1088 281
1043 358
971 l85
9ll 486
1142529
1219606
1395
40
1180
.0
1405
40
1166
75
1100266
1061 l11
102l l89
96l l70
1050535
1219615
l'56
40
1294
.0
ll80
'0
1181
. .
1109221
1043 l06
1074 l69
1020 l3l
1013 501
1201 59l 1524
40
1310
'1
1307
41 1194
40
1121 151
1061 292
1098 346
10U 397
1005464
11'' 885
1559
41
1109
41
1264
40 1205
40
1111
91
1082 187
1089 HO
1013 818
1017 '02
1071 469
1612
'0
1351
'0
1280
40 120)
41
114~
5l
1086 24l
1019 l09
1079 421
10ll'46
1014 419
1559
40
1464
'0
1320
4\\ 1209
40
1152
'0
1103 175
1019 lOl
1078 l85
1061 246
1086 398
1071 518
982"9
1480
40 148l
40
Il65
41
1111 109
108l 211
1109 395
1061 l78
1074 l47
1090 511
987 '51
1285
40
1160
40
146l
'0
1365 251
1180 32~
1062 169
1129 374
1099 416
1050 566
1101646
1062 169 1114
40
ll87
5l

---

58
II: ANALYSE SPECTRALE DES RADIATIONS IR DES IMAGES.
Le premier traitement statistique effectué,
en dehors des calculs
de moyennes et d'écarts-types est celui de la fonction d'autocorréla-
tion qui indique le degré de dépendance entre les valeurs d'un signal
translatées d'un décalage variable.
L'allure de cette fonction renseigne
sur la nature du signal et permet d'évaluer l'importance relative des
composantes périodiques et du bruit de fond.
Le choix d'une technique
d'analyse spectrale en dépend
(VILTARD,
1981).
II.1 Aperçu théorique et numérique de l'analyse spectrale.
L'analyse spectrale est un procédé statistique qui permet de met-
tre en évidence les composantes sinusoidales qui' interviennent parfois
de façon importante dans un signal.
Souvent ce signal est une fonction
du temps mais dans l'application considérée ici,
il s'agit d'une fonc-
tion f(x)
de la variable spatiale x.
Cette fonction f(x)
est supposée connue sur une longueur totale L.
Elle
est échantillonnée avec un pas h régulier et on ne connaît que les N
k=
O,l,2
,N-l.
Chaque valeur f(x k ) correspond à un compte; on dispose ainsi de 10
fichiers désignés par
Z;
(i= l
à 10) et pour chacun d'entre eux,
N
vaut 130.
Le calcul numérique de la valeur moyenne m, de la variance v et de la
fonction d'autocorrélation R d'un fichier s'effectue de la façon sui-
vante
N-1
1
)
m =
L
f(x k
N
k=O
N-1
1
v =
L
f2(x
)
- m2
N
écart
type
k
k=O
N - r l f ( x
)
-
m
f(x
+ r)
-
m l
k
x
k
rh))
=
1
N-r
~=1 L a
a

---

59
La fonction d'autocorrélation est une fonction bornée entre -1 et +1 et
sa valeur à l'origine R (l=O) = 1.
f
Cette fonction décroît très rapidement et tend vers 0 de manière stable
pour un signal purement aléatoire;
au contraire pour un signal sinusoi-
dal pur,
cette fonction est un cosinus de même période.
Pour un signal constitué par exemple d'une somme de trois sinusoides
Ale 0 S ( 2 TI f l ( x)
+ ~ 1)
+ A2 COS ( 2-:; f 2 ( x)
+ ~I 2) + A; cos ( 2Tf; (x)
+ 'J, 3 ) ,
la fonction d'autocorrélation théorique correspondante est égale a
+
A~ + A~ + A~
C'est donc une fonction
périodique,
somme de trois sinusoides pures
dont les extremums atteignent périodiquement les valeurs +1 et -1.
Les figures 18 et 19 sont deux exemples de fonctions
d'autocorrélation
des données des fichiers traités.
Leur allure est caractéristique d'un signal
comportant des composantes
sinusoidales superposées à un bruit de fond non négligeable.
Cela
justifie notre intention de rechercher des
périodicités dans la va-
riation dans l'espace du signal IR d'une image de satellite.

---

60
1.0~
1
i
1
0, 5
o ~ • • • •
!
1
1
-0,5J
Fig. 18
Fonction d'autocorré lation du oorrpte IR des_ pixels de la
bande 2
de l'i.nage de 1100
8
'lU du 06/02/84
1,01\\
1\\
1
\\
o,s!
\\
i
\\
\\ \\
oL-+-+--+-+-'---'~-"'--+-+---o-+-+r-+-+--""""-~-:r
5
10
15
25
Rang du décalage
(numéro de pixel)
-0,5
Fig. 19
Fcnction d' auto:::orrélation du oorrpte IR des pixels de
la bande Z1 de l'i.nage de 1430 'lU du 01/02/84

---

61
En
réalité, dans cette étude,
un
fichier constitue une réalisation
d'un processus aléatoire.
Pour l'analyse spectrale du phénomène physi-
que,
il
faudrait
théoriquement disposer sur la ligne,
d'un grand nombre
de fichiers
"réalisations" et calculer
le spectre de puissance en
moyennant tous les périodogrammes correspondants.
Par périodogramme, on désigne l'estimation spectrale obtenue directe-
ment par
transformation de FOURIER discrète d'une réalisation unique
i
du processus.
Ici on fait
l'hypothèse implicite que
la réalisation considérée f.(x
)
l
k
.
est
la restriction à [O,L] d'une suite périodique de période spatiale
L (longueur totale de la réalisation).
La transformation de FOURIER
discrète de cette suite est calculée de
la manière suivante
:
N-1
a.
= L
f. (xk)cos(2TIn
k/N)
1 n
k = 0 1
N-1
= '
f .(x
)sin(2TInk/N)
k
b in
k=O l
où
n = 0,1,2, ..... ,N-l
A partir de ces coefficients qui sont
les parties réelles et
imaginai-
res de
la transformée de FOURIER discrète w.~(y = QL) où y est la fré-
1 1
spatiale,
l/L la fréquence spatiale fondamentale,
on calcule le pério-
dogramme
Iifdéfini comme s u i t :
. w.
("( =n / L )
:
l f
! (an: + bn 2 )
::
Ii f =
1.
L
L
L'espérance mathématique
(en fait
la moyenne d'un nombre infini de pe-
riodogrammes est le spectre de puissance du
processus discret,
qu'on
limite aux N/2 premières valeurs de I
,
en raison des symétries et
if
périodicités de la suite Wif
On ne dispose que d'une réalisation du processus,
ce qui ne permet que
l'estimation du spectre de puissance et non sa détermination
réelle.

---

62
On
montre que la distribution statistique des estimations suit une
loi du X2 avec deux degrés de liberté (VILTARD, 1981).
Pour rendre l'estimation plus fiable on procède au lissage du périodo-
gramme en effectuant sur celui-ci une moyenne pondérée des valeurs
adjacentes de I;f.
On augmente de cette manière la stabilité de l'esti-
mation de la puissance spectrale;
le nombre de degrés de liberté pour
chaque fréquence discrète augmente et l'intervalle de confiance à 90%
diminue.
Par contre on perd de la finesse dans la mesure où il existe
des liens linéaires entre les valeurs adjacentes.

---

63
II.2 PRESENTATION DES RESULTATS
On a traité tous les fichiers IR simples à l'aide d'un programme
du "Department of Biomathematics,
University of California",
le
B.M.D.PIT .
(DIXON,
1985) disponible sur l'ordinateur du Centre Inter-
Régional de Calcul Electronique (C.I.R.C.E) d'Orsay
(France). Ce logi-
ciel utilise un algorithme de transformée de FOURIER rapide dit FFT
(Fast FOURIER Transform)
pour calculer les coefficients de la
série.
On a composé les spectres simples pour obtenir des spectres moyens dans
le temps et dans l'espace.
Le spectre moyen dans le temps est la moyen-
ne des spectres des fichiers Z.
de plusieurs
jours.
,
Le spectre moyen dans l'espace est la moyenne des 10 spectres corres-
pondant aux fichiers Z.
(i= l
à 10) d'un même jour.
,
Pour chaque fichier de 130 comptes on a ainsi N = 130. Et la longueur
totale L pour un fichier
(c'est à dire sa période fondamentale impli-
cite)
est de 1300 pixels soit environ 6500 km;
le pas h d'échantillon-
nage est donc voisin de 50 km.
La plus petite période spatiale (longueur d'onde) détectable avec ce
pas est À
= 2h = 100 km.
La plus grande est la longueur d'onde fonda-
m
mentale À
= 6500 km.
M
Le pas fréquentiel spatial est IlL = l,54 10-4 km-1.
Le lissage du périodogramme a été calculé avec trois fonctions de
pondération du type "Hamming",
appelées aussi fenêtres spectrales.
La largeur de bande de la fonction de pondération qu'on a retenue est
égale à cinq fois le pas, soit 7,7 10- 4 km- 1 .
L'estimation du spectre de puissance pour chaque fréquence spatiale a
alors 12 degrés de liberté
(m = 12). D'où
x2 [0,08 lm
= 1,75
2
X [0,98
lm
= 0,44
où X2 (p) est la valeur du
X2 ayant la probabil i té pd' être dépas sée.

---

64
Par conséquent si If(Y)
est la valeur de l'estimation du spectre de
puissance pour la fréquence spatiale Y,
l'intervalle de confiance à
90% pour la vraie valeur du spectre de puissance est
l
,
_1_ If<Y)
50; t
0,44
J
En coordonnées logarithmiques à base 10
(c'est le cas sur nos graphi-
ques),
la longueur de cet intervalle est fixe et égale à
10g(2,27)
- 10g(O,57) = 0,6
(unités d'échelle)
Le tableau 2 donne les valeurs des intervalles de confiance à 90 % pour
les différents types de spectres.
Tab.
2:
Intervalles de confiance à 90 % pour l'estimation
de la densité spectrale selon le
test de BLACKMAN
TUKEY sur les divers types de spectres.
! Nb.
de périodo-!
Nb de degrès!
Long.
Intervalle!
!grammes compo-
! de liberté.
! de confiance en
!
!sés.
! unités d'echelle.!
!--------------------------------------------------!
l
12
0,6
!--------------------------------------------------!
2
24
0,42
!--------------------------------------------------!
3
36
0,28
!--------------------------------------------------!
4
48
0 / 22
!--------------------------------------------------!
10
120
0,20
Le tracé d'un spectre met en évidence des maxima relatifs
(fig.
20
et 21)
plus ou moins hauts qUl ne sont pas tous statistiquement signi-
ficatifs.

---

65
Un critère pour
juger la signification d'un pic consiste à comparer la
valeur minimale de l'intervalle de confiance du pic aux valeurs maxima-
les des intervalles de confiance des fréquences voisines situées de
part et d'autre du pic.
Si
la première est au moins au niveau des
autres,
le pic est effectivement significatif au seuil de probabilité
choisi.
Autrement dit,
les extremums des intervalles de confiance des
fréquences
voisines ne doivent pas couvrir la valeur minimale du pic.
Ce critère présenté par BLACKMAN et TUKEY
(1958),
a été utilisé pour
sélectionner les pics significatifs des différents spectres.
Ici on s'est placé dans le cas le plus sévère où
la valeur minimale de
l'intervalle de confiance du pic est nettement supérieure aux valeurs
maximales des intervalles de confiance à 90% des fréquences
voisines.
Log. Puissance spectrale
~. 5
5.r:
f Tnterva11e de confiance
4.5
t ;l 901, .
4.0
1.5
3.0
2.5
0.0
C>
o
o
o
o
o
o
o
"'"
,...,
o
o
o
-3
\\1"\\
r-...
E
.JJC
Fig.
20
Spectre de puissance de
la bnnde ZR de l'image de
1100 TU du
06/02/84 et application du test de Blackman & Tukey
(1958)

---

66
II.2.1 Détermination des périodes spatiales ou longueurs d'onde.
Pour chaque pic sélectionné correspondant à une fréquence donnée,
on calcule une longueur d'onde À comme suit
À
= 5 0 x l
0 ù y
est l a f r éq u e n ces pat i ale.
y
À
s'exprime en km;
la constante 50 provient du pas d'échantillonnage
de 50 km
(chaque valeur du fichier est une moyenne sur 10 pixels) .
6500
L'harmonique de rang n a pour longueur d'onde À tel que:
n
= -À-
a)
Imprécisions sur la détermination des longueurs d'onde.
Pour les très basses fréquences,
l'écart de longueurs d'onde entre
deux estimations spectrales adjacentes est très élevé.
Par ailleurs,
l'hypothèse implicite de périodicité de la série faite
avant
le calcul introduit artificiellement les périodes spatiales L,
L/2,
L/3,
etc.
(VILTARD,
1981).
C'est la raison pour laquelle il est prudent de ne pas retenir les
"pics" correspondant aux
toutes premières harmoniques
(par exemple de l
à 5).
En outre sur le champ géographique étudié,
le contraste Terre/Mer
introduit certainement une variation systématique sur les valeurs des
comptes.
L'échelle spatiale de cette variation qu'on veut éliminer est,
en moyenne,
de
l'oràre de L/2,
correspondant à la longueur d'onde de
la seconde harmonique.
En effet sur les 6500 km,
les longueurs de Terre
varient entre 4000 km et 2500 km du Nord au Sud du domaine en question.
Par conséquent en ne conservant que les harmoniques d'ordre supérieur à
5,
on est pratiquement sûr que les pics observés ne proviennent pas
d'un bruit de fond cree par le contraste thermique systématique de
grande échelle.
Les tableaux
3 et 4 montrent les longueurs d'ondes retenues,
en appli-
quant les critères de signification énoncés précédemment,
respective-
ment pour les spectres simples et les spectres moyens dans le temps.

---

67
Tab.
3:
Résumé des longueurs d'onde
(en Km)
retenues après
le
test de BLACKMAN & TUKEY et l'élimihation du "bruit de
fond"
sur les spectres simples.
1Dates
long. d'onde des fichiers
! . . . . . .
.................................................!
1fév.84
Zl
1 Z2
1 z3
1 Z4
!
Z5
! Z6
! Z7
! Z8
! Z9
!
Z10!
1------ -------------------------------------------------1
!127
!123
! 01
!l67
1--------------------------------------------------------1
!151
!114
!02
!4 33
!813
!722
1--------------------------------------------------------1
!141
!175
!118
!176
!06
1260
! 2 32
!342
!650
!--------------------------------------------------------!
!210
!120
!159
!07
!197
! 2 41
1650
1--------------------------------------------------------!
1
!151
!08
!224
!--------------------------------------------------------!
!108
! 108
!09
!433
!250
!342
!382
!-~---~---------------~~------------------~--------------!
!108
!175
!116
!28
!217
!295
! 21 7
!283
!142
!
!650
! 591
!
Il n'y a pas eu de "pic" significatif pour les spectres moyens dans
l'espace au sens du critère de BLACKMAN et TUKEY
(ib.)
à l'image de
l'exemple donné par la figure 22.

---

68
Log.
PuilsanC'l" !lpectralf'
5.f
l
4,8
Intervalle de confiance
a ';HI %
" ,0
3.2
0.0
o
o
o
o
o
lJ'
'"
Lonpueur d'onde
Spectre ~e puissance de la banoe Z,o de l'imaqe de 1230 TU du 07/02/84
Fig.
21
et application ùu test de Blackman & Tukey
(1958)
Intervalle de
confiance à (}n%
Lo?,.
Puissance spectrale
5.5
4.7
4.5
4.0
3.5
2.7
2.2
Longueur d'onde
o
0
o
0 0
0 0
o
o
o
o
o
o
0 0
o
0
o
l1"\\
o
l1"\\
o
N
-
co
<II
~
C""l
N
N
Fig.22: î~imple ~e ~~jotre moyen dans l'espace du compte IR de
mage
e
TU du 01/02/84 et
application du test
de BLAC~AN & TUKEY (1958).

---

69
Tab.
4:
Résumé des longueurs d'onde
(en Km)
retenues après le
test de BLACKMAN & TUKEY et l'élimination du "bruit de
fond"
sur les spectres moyens temporels.
!Dates !
Long. d'onde des fichiers.
!compo.!
!
!fév.84!
Zl
! Z2
! Z3
! Z4
! Z5
!
Z6
! Z7
! Z8
! Z9
! ZlO!
!------!-------------------------------------------------!
01
!151
!l71
! 02
!--------------------------------------------------------!
06
!127 !105
!133
!649
! 07
!--------------------------------------------------------!
07
! 08
!224
!241
!250
!--------------------------------------------------------!
08
!108
!
09
! 34"2
! 386
!--------------------------------------------------------!
06
! 1 71
!
07
!250
! 133
!
08
!812
!--------------------------------------------------------!
07
!186
!232
!133
!241
!260
!
08
!342
!191
!406
!
09
!--------------------------------------------------------!
06
l10S
!151
!116
07
!260
!186
08
09
blOndes représentatives.
A l'examen des tableaux 3 et 4,
on constate que certaines valeurs
de longueurs d'onde assez proches sont trouvées sur des spectres diffé-
rents.
Autrement dit, d'un spectre à un autre, des harmoniques proches

---

70
correspondent à des longueurs d'ondes significatives de même ordre de
grandeur.
Ainsi,
il serait illusoire de distinguer ces longueurs d'onde
à l'interprétation cormne étant en rapport avec les phénomènes atmosphériques. Par
exemple on trouve les longueurs d'onde 118 km
(SSème harmonique), 120
km (S4ème),
122 km
(S3ème) et 127 km
(Slème) etc ..
Il a paru intéressant de savoir parmi les longueurs d'ondes voisines
lesquelles sont équivalentes.
Pour cela on a tenté de regrouper les va-
leurs proches en tenant compte du pas en longueur d'onde.
En effet le pas fréquentiel
est constant pour tous les spectres mais
le pas en longueur d'onde est une fonction décroissante de la fréquen-
ce.
Ainsi la définition d'un spectre en longueur d'onde augmente avec
la fréquence comme suit
è.,\\= S06''(
(2)
y2
Pour visualiser le regroupement des ondes équivalentes, on fait une
répresentation graphique de la variation de la longueur d'onde en fonc-
tion de la définition en longueur d'onde du spectre (2).
La courbe
obtenue en coordonnées logarithmiques (fig.
23)
met en évidence S pa-
quets d'ondes
(dont les harmoniques sont indiquées sur la figure)
assez
bien regroupés.
L'onde représentative de chaque paquet a pour longueur d'onde la moyen-
ne arithmétique des longueurs d'onde constituant le paquet en question.
Les longueurs à'onde représentatives obtenues pour les spectres simples
sont reportées dans le tableau S.
Les ondes représentatives des spectres moyens dans le temps sont
de même ordre de grandeur.

---

71
Log.
6A
2.4
f.R
8
27
2.7
9
10
28
2.0
Il
?4
10
2. 'i
15
'31
17
2.4
- ) Q
'il
2.3
5 "3
'>4
2./
. .. ~--------,
))
// +--,.A-------,
')7
'37
41
2 . 1
hO
~4fJ
:! .0
o.n
0.2
0.4
0.6
(l.8
1.0
1 • 2
1 .4
J • ()
1.8
2.0
Fig.23: Paquets d'ondes représentatives.
Les nombres sont les numéros des harmoniques correspondant
aux longueurs à regrouper.
En abscisse 10g.6y est le logarithme de l'incertitude
absolue (en km- 1) sur la fréquence des harmoniques.
En ordonnée log .6>" est 1e 1ogari thme de 11 i ncerti tude
absolue (en km) sur la longueur d'onde des harmoniques.

---

72
Tab.
5:
Résumé des longueurs d'onde (en Km) des cinq ondes
représentatives pour les spectres simples.
IDates
Long. d'onde des fichiers
,
! . . . . . .
. . ... . . .. . ... . . . . . . . .. . . . . . ... . . . ..... . ... ... . . .. .
Ifév.84
Zl
1 Z2
1 Z3
1 Z4
1 Z5
1 Z6
1 Z7
1 Z8
1 Z9
1 Z101
1------ -------------------------------------------------1
1.
!l18
!l18
1 01
1159
1
1--------------------------------------------------------1
1
1
! l 5 9 ! !
1
1118
1
1 02
!386
1
1694
1694
!--------------------------------------------------------1
!l59
!159
!l18
1159
106
1241
1
1241
!
1386
!
!694
1
1--------------------------------------------------------!
!241
!118
1159
107
!241
!
!241
!
1694
!--------------------------------------------------------,
1159
108
1241!
!--------------------------------------------------------
!118
!118
!09
!386!
!241
!386
!
!386
1
!--------------------------------------------------------
! 118
!159
!118
!28
1241
!241
!
1241
!241
!l59
!
! 694 . ! .
! 694
!
Tentons maintenant de saisir le sens physique de
telles ondes.
II.3 Essai d'interprétation des figures spectrales.
Ces ondes peuvent caractériser soit des successions périodiques
nuageuses,
soit,
par ciel clair, des successions de masses d'air homo-
gènes.

---

73
Cependant il est délicat de relier systématiquement ces ondes à l'acti-
vité convective telle qu'elle apparaît sur les images IR.
Néanmoins on peut faire quelques constatations
- Toutes les longueurs d'onde sont de l'ordre de grandeur des amas
convectifs
(100 à 1000 km)
(BARRET,
1974).
-
Pour tous les types de spectres,
l'onde de 694 km
(la plus grande)
est observée seulement sur les 3 bandes les plus au nord qui sont géné-
ralement sans nuages brillants,
sinon des cirrus sans liaison avec les
phénomènes convectifs à cette période.
-
Pour tous les spectres,
les ondes de 118 et 159 km sont présentes
aussi bien au nord qu'au sud du domaine géographique.
-
L'onde de 241 km très fréquente sur les 3 bandes du sud
(7 cas sur
11)
pour les spectres simples,
y est moins souvent observée pour les
spectres moyens
(2 cas sur 9).
En résume il n'y a pas d'onde qui soit exclusivement observée dans
les trois bandes du Sud qui pourrait éventuellement correspondre aux
nuages de la Z.C.l.T localisés de temps à autre sur certaines images
selon les résultats du chapitre précédent.
On ne peut que regretter la faiblesse du nombre de fichiers traités et
reconnaître l'insuffisance du procédé d'interprétation des ondes par
une comparaison visuelle avec les images correspondantes.
On pense à l'observation des aires assez homogènes régulièrement répar-
ties dans l'espace,
visibles sur toutes sortes d'images simples ou de
synthèse
, que les ondes spectrales pourraient représenter
quelques variations significatives dans les champs radiatifs des obser-
vations de satellite.
Existe-t-il une relation entre ces ondes et les classes de nuages? On
cherchera a le savoir par la classification automatique des mêmes
données.

---

74
III: CLASSIFICATION AUTOMATIQUE DES RADIATIONS DES IMAGES.
Il s'agit de retrouver,dans un ensemble de pixels, des sous-ensem-
bles dont les éléments sont liés par des propriétés communes. Ces
sous-ensembles peuvent correspondre à des structures thermiques parmi
lesquelles seront recherchées et localisées celles qui sont représenta-
tives de la Z.C.I.T
.
La classification automatique est un ensemble de procédés exécutables
sur un ordinateur pour constituer des hiérarchies de classes ou de sim-
ples partitions établies à partir d'un ensemble de données
(JAMBU,
1978).
Il existe plusieurs méthodologies de classification automatique
qui reposent toutes sur ce même principe de base.
111.1 APERCU THEORIQUE DE LA CLASSIFICATION AUTOMATIQUE.
Le principe général méthodologique est fort simple
: établir des
classes à partir d'un ensemble d'objets en regroupant les éléments sem-
blables et en dissociant
ceux qui ne le sont ~as.
Ceci implique
l'importance des notions de proximité et de similarité entre les objets
à classer. C'est la raison pour laquelle tous les algorithmes de clas-
sification reposent essentiellement sur la détermination de distances
et de leurs règles de calcul.
111.1.1 DISTANCES.
La notion de classes est liée à celle de proximité entre objets à
classer.
Il existe une grande variété de distances permettant de mesu-
rer cette proximité;
on en rappelle les plus usuelles.
a)
Distances quadratiques.
Elles vérifient les axiomes mathématiques de réflexivité, de symé-
trie et de l'inégalité triangulaire.
Elles sont associées à des formes
quadratiques.

---

75
Par exemple la distance euclidienne est la distance quadratique qui
correspond à la matrice Identité.
Elle se définit comme s u i t :
t
1
01
t
d(X.
X .)=
Z ..
1 Z ..
où
Z .. =(X.-X.)
Z ..
est la transposée de Z, '.
" J
, J
a
, J
1
'J
,
J
'
'J
i
' J
1
X·
et x·
sont des vecteurs dans un espace à p dimensions représentant
,
J
les objets à classer.
La distance de MAHALANOBI5 est une autre distance quadratique as-
sociée à la matrice de variance-covariance Q selon la définition sui-
vante:
t
r Q-1
d(X;,X),)=
Zi)':
/
où
jQ!estledéterminantdeQ.
i_. iQ\\1
P--!
b)
Distances adaptatives.
Elles ne satisfont pas l'inégalité triangulaire,
mais ont l'avan-
tage de s'adapter localement à la structure de l'ensemble des objets à
classer.
Cela signifie qu'à l'itération d'ordre p on détermine pour la
classe C
une distance d
fonction de la partition obtenue à l'itéra-
k
k
tion d'ordre p-l.
Ainsi un vecteur Xi
sera affecté a la classe C k si:
dk(Xi,G k ) <d;(X;,G )
i
où G
et G;
désignent respectivement le centre de gravité
(c.d.g)
des
k
classes Cket C;'
On donne en exemple la distance de type CITY-BLOCK définie par les re-
lations suivantes
:
p
d(X. ,X,)= ~
mL(X,"L-Xj'L)
ou
,
J
L=1
En particulier, on définit la distance de type CITY-BLOCK associée à
p
k
la classe C
par:
k
TI
L
X .
1"
- Gk 5
p
5=1
;=1
' 5
dk(X.,X.)= L mL'k
ou
k
.
,
)
L= 1
L
[X'k
-
G' k
;=1 i
'
,
Le dénominateur de cette expression représente l'écart moyen des vec-
teurs de la classe C
.
Le numérateur est la moyenne géométrique de cet
k
écart.

---

76
Jusqu'à présent aucune mesure de distance ou métrique n'a été ju-
gée meilleure pour déterminer la ressemblance entre deux objets.
Le choix d'une métrique, d'une grande importance, dépend surtout de la
structure de l'ensemble à traiter et parfois des performances en temps
de calcul
(BENICHOU,
1985).
Une fois une métrique choisie,
i l s'agit alors de définir les critères
d'agrégation des éléments à classer.
111.1.2 TECHNIQUES D'AGREGATION.
On présente,
pour exemple parmi les diverses techniques d'agréga-
tion, une des plus élémentaires basée sur l'utilisation de l'inertie,
afin d'illustrer le principe directeur des
procédés d'agrégation.
Considérons les N objets à classer comme des vecteuri ou des points
d'un espace euclidien à p dimensions muni d'une métrique
définie par
d 2 (X.,X.)
=
,
X. -X. i i
.
1
2,
le carré de la distance euclidienne entre les
l
J
1
l
J 1 1
vecteurs X.
et X.
l
J
Chaque vecteur est caractérisé par une masse m.;
et on note la masse
l
N
totale par M = L
m.
; =1
l
L'inertie totale de l'ensemble des points
(ou du nuage de points)
est
N
la quanti té
l
= 2:
m (X
-G) 2
;.: 1
;
;
ou G désigne le c.d.g général du nuage de points et défini comme suit:
~
N
G - ..!.."
X
-
M L
m. .
; =1 l l
l
définit la variance de l'ensemble de points.
M
Si on désire une partition en q classes,
on appelle G
et m
respecti-
q
q
vement le c.d.g et la masse de la qième classe.
On démontre
(LEBART,
1979) que la relation de HUYGENS fournit une dé-
composition de l'inertie totale l
en inerties intraclasse et interclas-
se selon la formule
:
q
I = [ m ( G
-G)2+L:I:
rn.(X.
G ) 2
q
q
q
q
;=1 l
l
q

---

77
Soit la stratégie d'agrégation qui minimise la variation d'inertie.
Alors si Xi
et X·
sont deux éléments que l'on veut
agréger en un seul
J
élément X de masse
m = m;+ mj
tel que:
X =
(m.X·+m·X.)/m
(2)
"
J
J
On peut décomposer l'inertie
1;jde X;et Xj par rapport à G suivant la
formule de HUYGENS
1..= m. (X. -
X ) 2 + m. (X. -
X ) 2 +m
(X -G ) 2
'J
,
,
J
J
Seul le dernier terme de cette expression subsiste si X;
et X
sont
j
remplacés par leur c.d.g
X.
La perte d'inertie vaut donc:
61 .. =
m. (X. -
X. )2+ m.(X.-
X)2
, J
,
,
J
J
J
En remplacant X par
( 2 ),
on a
:
(m. m. )
, ]
61. . =
, J
m.+m.
m.+m.
,
J
,
J
La stratégie d'agrégation consiste à regrouper les élements X.
et X.
,
J
correspondant à
61 ..
minimal.
C'est le critère de perte minimale
, J
d'inertie qui est alors retenu dans le regroupement d'éléments dans
une même classe.
En fait cela revient a considérer les
~I
comme de nouveaux indices
~
; j
de dissimilaritéA
.Il existe
de~ variantes de ce critère d'inertie minimale
faisant appel à des métriques différentes
(LEBART,
1979).
De façon générale,
les techniques d'agrégation cherchent à optimi-
ser certaines quantités liées aux distances entre les éléments d'une
classe et entre les éléments de classes différentes à chaque étape de
la partition.
En d'autres termes,
on construit dans un ensemble muni d'une métrique
une partition qui minimise les indices de cohésion interne et maximise
ceux de cohésion externe des éléments des classes.
Pour l'essentiel les méthodes de classification automatique reposent
sur une démarche algorithmique et non sur des calculs formalisés.

---

78
La définition des classes se fait à partir d'une suite d'opérations
récursives et répétitives.
Il existe deux grandes familles de méthodes de classification selon les
algorithmes utilisés
(JAMBU,
1978)
-
les méthodes hiérarchiques dont les algorithmes tendent à construire
en une seule fois une partition en classes compactes et séparées.
-
les méthodes d'agrégation autour de centres mobiles dont les algo-
rithmes procèdent par des améliorations successives d'une partition
initiale au bout d'un nombre fini d'itérations.
On a utilisé dans cette étude une variante de la méthode d'agrégation
autour de centres mobiles plus connue sous le nom de la méthode des
nuées dynamiques.
111.2 METHODE DES NUEES DYNAMIQUES OU DES ETALONS.
Elle utilise la technique de partionnement probablement la mieux
adaptée aux grandes collections de données
(DER MEGREDITCH1AN & Col.,
19 75 ) .
Le problème se pose comme suit
:
Soit à p~rtitionner un ensemble l de n individus ou vecteurs caractéri-
sés pa= p variables ou coordonnées.
La mise en oeuvre de cette méthode
requiert la détermination de plusieurs paramètres tels que le nombre
d'itérations,
le nombre de classes, et la définition de certaines pro-
cédures liées au choix du type de métrique à utiliser et du mode d'ini-
tialisation.
a)
Le nombre d'itérations et le nombre de classes.
Le nombre d'itérations dépend généralement du nombre de classes et
de la taille n de l'ensemble 1.
Le nombre de classes lui,
est fonction
de n seulement.
En général les algorithmes de la méthode limitent les
valeurs que peuvent prendre ces paramètres
(BEN1CHOU,
1985) et donnent

---

79
la possibilité de les fixer a l'avance.
b)
La métrique
Souvent l'algorithme présente un éventail de métriques.
Aucune
métrique n'a été mise au point pour assurer de meilleurs résultats.
Son
Son choix dépend en grande partie de la connaissance de la structure de
l'ensemble à classer.
La distance de type CITY-BLOCK,
qu'on va utiliser systématiquement dans
cette étude,
est une distance adaptative permettant des calculs assez
simples et peu coûteux en temps machine.
c)
rniatialisation des classes.
La méthode étant itérative,
il est nécessaire de disposer d'une
partition initiale qui associe a chaque classe G
son étalon g
, qui
est considéré comme le c.d.g de la classe.
Le choix des étalons peut se
faire de diverses façons qu'on décrira plus loin.
d) Construction des classes
Elle consiste à affecter lors de l'itération d'ordre i,
un élément
non encore classé à la classe la plus proche selon un critère défini a
l'aide d'indices de cohésion et de coefficients de similitude.
Quand
une classe vient à sienrichir d'un nouvel élément, son é~alon est re-
calculé;
ce qui minimise la subjectivité de l'initialisation.
Une itération s'arrête quand tous les éléments sont classés.
On recom-
mence l'opération avec les nouveaux étalons selon le même procédé.
Le processus de classification s'arrête, soit qu'on ait fixé le nombre
maximal d'itérations,
soit par un test de la stabilité des résultats
obtenus entre deux itérations.
La stabilité se traduit par le fait
qu'il n'y a plus de changements significatifs d'affectations c'est à
dire que les effectifs des classes varient peu entre deux itérations
consécutives.

---

80
L'initialisation et la construction des classes sont les étapes décisi-
ves de cette méthode.
On décrit et interprète maintenant les résultats obtenus en appli-
quant à nos données le logiciel de classification par la méthode des
étalons,
fourni aimablement par la Direction de la Météorologie Natio-
nale Française (DER MEGREDITCHIAN, 1985).
Il a été facilement adapté
sur l'ordinateur IBM de la Direction du Traitement Automatique de l'In-
formation de Dakar
(D.T.A.I) utilisé pour nos calculs.
Les données sont des valeurs radiométriques moyennes sur 30xlO
pixels prises dans le même domaine géographique que celui défini pour
l'analyse spectrale (fig.l).
Il Y a au total 1300 pixels moyens dans
le domaine.
Ici chaque pixel moyen est représenté par un vecteur dont
les composantes sont les comptes du pixel dans les canaux IR et VIS.
Cet ensemble de 1300 vecteurs forme un fichier de données
(Tab.
1).
Dans les fichiers d'un jour et dans ceux obtenus par des moyennes
sur 2,
3,
4 jours consécutifs,
on cherche des sous-ensembles ou classes
de pixels présentant des propriétés radiatives voisines.
On tente
ensuite à l'aide de ces classes de préciser la structure de la Z.e.I.T.
111.3 ANALYSES PRELIMINAIRES.
Le logiciel exploité laisse à l'utilisateur le choix du type de
distance entre deux éléments,
du nombre de classes, du mode d'initiali-
sation.
On se propose
de dégager les options de ce logiciel les plus adé-
quates pour classer au mieux les données qu'on traite.
Pour ce faire,
on a réalisé plusieurs expériences sur le fichier du 02
février 1984.
On présente les résultats des essais effectués avec la métrique de

---

81
CITY-BLOCK. Chaque rectangle de 10x30 pixels
(le pixel moyen)
est figu-
ré par le numéro de la classe à laquelle il appartient.
Et chaque clas-
se est déterminée par son c.d.g, défini par ses composantes IR et VIS
et par sa fréquence
(appelée effectif) qui est le nombre de pixels
appartenant à cette classe par rapport au nombre total de 1300 pixels
du fichier
traité.
La figure obtenue,
en représentant l'ensemble des
pixels d'un fichier par leurs numéros,
est une matrice 130xlO éléments
appelée matrice de répartition spatiale ou d'enchaînement des classes
( Tab.
6).
a) Choix du nombre de classes
On a pris successivement 3,
4,
5,
6,
7 classes (Tab.
7)
pour faire
des essais devant conduire au choix du nombre optimal de classes.
Des classes de même numéro ont des c.d.g proches et sont considérées
homologues,
c'est a dire équivalentes d'une partition à une autre.
La partition en 3 classes montre que les classes 2 et 3 regroupent
environ 82% des individus du fichier et que la classe l
a un effectif
relativement faible
(18% environ).
Dans cette option
"trois classes",
les classes 2 et 3 ne sont pas sepa-
rées sur l'axe IR;
les classes l
et 3 ne sont pas non plus différenciées
selon l'axe VIS. On en conclut que cette partition ne discrimine pas
nettement les éléments du fichier.
Quand on passe à 4 classes, un nouveau groupe apparaît, numéroté 4 et
centré à 174 sur l'IR et à Il sur le VIS,
(174-11).
rl se distingue
nettement des autres,
car son effectif est de 3,3% (Tab.7)
et ses élé-
ments se situent dans les deux bandes les plus au Nord
(figure non pré-
sentée). Cette classe 4 résulterait essentiellement d'une fragmentation
des classes l
et 3.
Par rapport à la partition en 3 classes,
les effectifs des classes 2 et
3 ont peu varié.

---

Tab.6: Exemple de matrice d'enchaînement des classes, sur le fond
de carte géographique du domaine d'application des méthodes
numériques, d'une partition en trois classes de l'image
de 1230 TU du 02/02/84.
1S 0 N
11111111111122222212111113333313111132222
2223332222222~222221112222222222111111331111111111111111111111111111111111111111111
111111111111332333~1222113333333333333i2222 3333332222222~2222222222222222223212222222222111333333~3331111111111111111111111111
111111111111322222~2211113333333333333f222222233332333222f22222223232222222222 2222222222133333333~3321111111111111111a11111111
111111111111322222 2222111222222222223i222222 222222333332~22222223332222223332j2222222222333333333f3331113331111333113~33333333
CP
311111111111332222 2222222222222332222f2222233333
3333332122222223222222223322 2222222222333333333~1333333333332231333a33333333
N
I
i
i
1
233311111111222222 2222233233333333322 12222222233333 3332 22222222233222233322~2222222222333333233f2223333322233333333a33333333
333333111111333333 3333333322333333333t222222222333333
22 2222223333333223332222222222222222222222f2222222222222222333~33333333
5
333333333111333333~33322233333333333331222222222333333332222223333 3333333322
22322222222~2222222222222222233~t33323322
23333333111133333313113222222222322333 2222222222223333222 2
22333333323333322 22222233 3333333333f3322233333333333222 33322222'
111333331111233333~333333222222233332212222222222223322222
33~3323322222222333233
222223333333333333221233333333333333
33222223
1
0°
40 0 W
30°
20°
10 0
0°
10°
20°
25°F,

---

83
Lors du passage de 4 à 5 classes,
là classe 2,
subit un important
éclatement passant àe 42% à 19% environ.
La nouvelle classe 5 devient
la ~lus nombreuse.
On remarque,
au passage,
que la classe 4 n'a prati-
quement pas changé ni en effectif ni en position.
Les deux
classes mal separees au début restent encore asse7-
proches
sur l'axe IR.
fJa partition en
7 classes fait
ressortir des classes stables,
homogènes
et distinctes.
Les
7 classes
('l'ab.
8)
concordent assez bien avec
les
~rinci~ales discontinuités nuageuses observ~es sur les images de satel-
lite du 02/02/1984
(Fig.
AII.2b et 2c).
En effet
4 des
7 classes
('l'ab.
7)
regrou~ant 64% environ du fichier
coïncident approximativement
avec les zones de ciel clair.
Lors du ~assage de q à ï classes,
l'effectif oe la classe ~ centrée a
lï7-12 est resté stable et égal
à 3,0% des données.
Ge regroupement des individus de cette classe sur l'extrême nord~est
du domalne permet de
l'identifier aux cirrus
visibles sur
l'image IR
au nord du
lac Tchad
('l'ab. 8
et fig.
AI. 2b).
La classe l
centrée à 140-41 est
~galement asse? stable (son effectif
n'ayant varié que de 5%;
ses individus regroupés
~ l'ouest sur une
zone correspondent à une bande nuageuse qui s'étend du Sénégal,
en
for-
me à'2rc,
en direction des côtes brésiliennes POUL- se rattacher vers
o
5
N à la Z.C.I.~ . Ailleurs les éléments de la classe l
sont assimi-
lables a des
nuages moyens et supérieurs repérables à l'oeil sur l'image
IR de la boucle du Niger au sud de
la Libye.
D'une
façon générale l'augmentation du nombre de classes se traduit
par
l'éclatement des classes
les moins stables.
Ce
fait
introduit
~ar
conséquent une séparation de plus en plus nette des centres de classes.
Cependant un
nombre de classes
très grand conduirait à âes
résultats
contraires aux
objectifs souhaités.

---

84
Tab.
7: Comparaison des classes homologues de différentes partitions
sur le fichier du 02/02/84.
C.d.g
(IR-VIS) et Effectifs
(%) des classes
! Parti tions!
'
.
en
!
l !
2
3 !
3
5
6
7
!--------------------------------------------------------------------
!
! 145-34
!108-70
!l08-35
!
!
! 3 clas.
1 8 , 2 !
41,6
! 40,2
!--------------------------------------------------------------------!
!
! 137-40
!108-70 !107-34
!174-11
!
!
!
!
! 4 clas.
1 7 , 1 ! 41,5
! 38,2
3,2
!--------------------------------------------------------------------!
! 139-39
! 104-70! 107-30!175-11
!111-58
!
! 5 clas.
15,4
19,0!
30,0!
3,2
! 32,4
!--------------------------------------------------------------------!
!139-38
!100-80
!109-26
!177-12
!116-65 !105-47!
! 6 clas.
! 14,4
! 16,7
! 22,5
3 , 0 !
21,6
! 21,5
!--------------------------------------------------------------------!
!140-41
!101-80
!104-29
!177-12
!116-65
!105-50
!120-25
!
7 cl as.
! 13,1
! 16,0
! 18,3
3,0
! 20,0
! 19,6
! 10,0
!--------------------------------------------------------------------!
Les mêmes essais de partition en 7 classes faits sur presque tous
les fichiers ont donné des résultats permettant de constater que cette
partition reste un bon compromis entre la notion de classification et
les impératifs de l'interprétation.
Dans le paragraphe suivant,
on va voir comment améliorer la sepa-
ration des classes dans cette partition en agissant sur les autres pa-
ramètres de l'algorithme:
mode d'initialisation et type des étalons.
b) Choix du mode d'initialisation et du type des étalons
En fixant
le nombre de classes à 7,
on a utilisé l'option du pro-
gramme qui choisit comme étalons simples les individus du fichier a
traiter les plus éloignés entre eux au sens de la métrique retenue.
On a procédé ensuite à une comparaison des classes obtenues sur le
même fichier du 02 février 1984 respectivement à partir d'une initia-
lisation faite au hasard et à l'aide de l'initialisation par des indi-
vidus les plus éloignés possible.
Les classes de même numéro supposées équivalentes d'une classification

---

Tab.8: Matrice d'encha'nement des classes. sur le fond de carte
géographique du domaine d'application des méthodes numéri-
ques, d'une partition en sept classes de l'image de 1230 TU
du 02/02/84.
15°N
111111111111222222tlllll13337333111172222
22222111222222222211 1113311111111111111 1114444444444414144 44111314
111111111111677777 1222116666666666666
22222222222222222237 7222222222111333377 7734444444444411441 33314444
111111111111777722f2211116666666676667
22255222277222222222 2222222222136666667 3321111111111111113 33111311
111111111111222222t2221112222255555777
55555527777222527.'7 2222222255.", ••••• 1
••"1"."11"'.1" """"t-'O'
00
331111111111772225$5222222225257775555
55555227522225527772 2222222222 •••••••••14.7•••• "'777774'"
" ••••••
Vl
77333311111177772222222777277777777777
55555222277222233372 2255555555666667776 7776637777777666636 66666666
666333331111176666f6666667722777776667
55555263363677273325 5555555555577775557 5527727555555555766t66666777
666673333111333333!3362276666666666666i555555557766766 777
7557555525555557766 766677221.5°
1
277666663331333333f333722552227272273355555555555556667255
6777777777777776277~67777722
111333333113277333!3333332777777777777$5555555555577555555$55555666666666666652
6677777777777776777?77222227
0°
40 0 W
30°
20°
10°
0°
10°
20°
25°E

---

86
à l'autre, paraissent à peu pres identiques (Tab. 9).
Les effectifs des
classes homologues changent un peu;
en effet la différence d'effectifs
maximale enregistrée est de 5% .
Par ailleurs elle ne dépasse pas 2%
pour les classes correspondant aux nuages.
Toutefois i l s'est opéré une
légère redistribution spatiale des classes comme l'atteste la variation
des effectifs.
Tab.9: Comparaison des
7 classes homologues obtenues sur le fichier
du 02-02-84 avec deux modes d'initialisation
l
Tnit.
au hasard
(ligne d'en haut)
2
Tnit par éloign.
max.
(ligne d'en bas).
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
!Clas.!
Effectifs relatifs
(%) sur les bandes numérotées!C.d.g
!Effec.
1
1
1
.
.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..
1
!
2
1
3 !
4
1
5
!
6 !
7
!
8
!
9 !
10!IR-VIS!
%
!-----1---------------------------------------------------------------
!
! 0
1 0
! 0
1 0
! 0
! 1,5!
0
! 0
113,8!14,61177-121
3,0
1
.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..
1 0
! 0
1 0
1 0
! 0
1 1,5!
0
! 1,5!13,8!l6,2!l74-101
3,3
1---------------------------------------------------------------~-----1
1
!
5,4111,5!
6,21
6,9115,4!26,9!26,2136,2!35,4!31,51116-65!20,0
!
2
• . . . • • . • . . . . . . . . . • . • . . . . . . . . . . • • • . • • . • • . • . . . . . . . . . . • • • • • . • • • • . . • !
! 13 ,8 ! 1 3 ,8!
6,9! 10,0 ! 2 0,8 ! 2 3,8 ! 2 4,6 ! 36,9 ! 4 6 , 2 ! 3 3 ,8 ! 11 7-62 ! 2 0, 9
!
!---------------------------------------------------------------------!
1
!13,1111,5!10,0!
7,71
6,9!
8,5!18,5!
6,9!
E,2!
9,2!120-25!10,0
3
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . !
1 9,21
9,2!
5,4!
4,61
3,1!
4,6118,5!l1,5!
3,8!l0,8!126-21!
8,2
!---------------------------------------------------------------------1
1
1 3,8!
0,81
2,3!
3,81
4,6!
7,7!15,4!29,2!19,2!43,1!140-41!l3,1
4
•• • • • • . . • . • . . • . • • • • • • . • • • • • . • • • . • • • • • • • . . . . • • . • . . . • . • . • • . • • • • • • . !
!
3,1!
0,8!
1,5!
2,3!
4,6!
5,4!13,1!21,5!17,7139,2!141-47!l1,4
1
!---------------------------------------------------------------------1
1
!l9,2!23,8!31,5!33,8l19,2!l6,2!16,21
1,5!
0
!
0
!101-80116,0
5
.• . . . . . • . . . . . . . . . . . • . . . . . • . . . . . . . • . . . . . . . • . • . • • . . . . . . . . • . . . . . . . . !
!
9,2118,5!15,4!26,2!26,9121,5123,11
5,4!
0
1 0
!103-76!19,2
!
!---------------------------------------------------------------------!
!
!25,4J24,6128,5!27,7!22,3!20,0!11,5!13,1!10,8!
0
!104-29!18,3
!
6
! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . !
120,0!26,9145,4!46,2!32,3!39,2!20,8!23,1!18,5!
0
1108-34124,8
!
1---------------------------------------------------
1
1
133,1!27,7!21,5120,0!31,5119,2112,3!13,1!14,6!
1,51105-50!19,6
.
7
. . . . . . . . .. . . . .
.
! 4 4 ,6 ! 30,8 ! 25,4 ii 0,8 ;i 2: 3; .3~ 8; .0.. ; .0.. ; .0.. ; .0.. ; .92~5 i .i 2~ 2.
-------------- ---------------------------------------------------------

---

87
L'initialisation par les individus les plus éloignés,
du point de vue de
la qualité sur tous les fichiers,
n'a pas beaucoup changé les résultats.
Cependant elle fait mieux ressortir les individus un peu singuliers
notamment ceux qui ont des composantes de valeurs extrêmes soit en IR
soit en VIS.
Ce fait se traduit parfois par l'éclatement de classes
relativement stables et homogènes dans une classification avec initia-
lisation au hasard,
en sous-classes physiquement peu différentes.
C'est le cas,
par exemple,
de la classe centrée à 170-38 qui consti-
tuait 5,3% du fichier du 01/02/84
(Tab.
10) et qui s'est scindée en 2
classes respectivement centrées à 187-36 et à 163-38 dont la somme des
effectifs est égale à 5,7%. On note par ailleurs que les individus des
classes formées après éclatement sont situés côte à côte et localisés
aux mêmes endroits que les éléments de la classe éclatée.
De plus
l'effectif relatif cumulé des deux sous-classes sur une latitude est a
peu près égal à celui de la classe éclatée sur la même latitude.
Tous ces faits
traduiraient l'importance de l'influence des surfaces
sous-jacentes -donc essentiellement des facteurs géographiques- sur
les caractéristiques thermodynamiques des structures identifiables à
partir des valeurs radiométriques des pixels.
Tab.
10:
Eclateynent d'une classe en passant d'une init.
au hasard
(H.)
à une init.
par éloign. max.
(El.)
sur le fichier du 01/02/84.
Init!
C.d.g!Effec.!
Effectifs relatifs sur les bandes numérotées
1
1
1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
!IR-VIS!
%
!
l
2 !
3 !
4
5
!
6 !
7 !
8 !
9
!
10
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
H.
!170-38! 5,3
!
0
!
0
!
0
!
0
!
0
!
0
!
0
!
2,3!20,0!31,5
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
!187-36!
1,4
!
0
!
0
!
0
!
0
!
0
!
0
!
0
!
0
! 3,1110,8
1
El.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
!163-38!
4,3
1 0
1 0
!
0
!
0
!
0
!
0
!
0
! 2,3!18,5!23,1
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

---

- .
.
88
~
La stabilité des structures radiométriques identifiables dépend essen-
tiellement des étalons d'initialisation qui doivent être choisis en
tenant compte de la dispersion des données.
Car,
un choix automatique
de ces étalons peut conduire à de grandes et complexes variations spa-
tio-temporelles des caractéristiques des pixels;
ce qui augmenterait
les difficultés d'interprétation des résultats.
A la suite de cette approche,
on a utilisé l'initialisation par
des individus n'appartenant pas a priori au fichier
traité et qu'on a
le loisir de choisir à partir de valeurs radiométriques IR et VIS pou-
vant correspondre à volonté a des structures spécifiques de surfaces
nuageuses ou non nuageuses.
L'avantage de tels étalons est qu'ils sont indépendants des fichiers et
les résultats des classifications deviennent raisonnablement compara-
bles entre eux.
Les centres de gravité de ces étalons sont adoptés de
sorte qU'ils soient suffisamment distincts et distants en reflétant le
mieux possible les signatures spectrales des principaux types nuageux à
rechercher
(L.M.D,
1980).
Le Tableau Il donne les centres de gravité des étalons ainsi que les
p~incipales caractéristiques des structures physiques équivalentes. Ces
caractéristiques sont définies en estimant la température radiative
(Tr) des comptes IR selon la loi
: Tr :
55-compte/2
(GUILLOT,
1984 b).
Selon la valeur de Tr et par comparaison à l'atmosphère tropicale stan-
dard,
on qualifie les structures physiques sans oublier le compte VIS
pour affiner la distinction suivant les valeurs de l'albédo.
Les six classes du tableau Il,
correspondant aux étalons choisis,
per-
mettent de décrire correctement toute la variété structurelle des images
selon les objectifs qu'on vise ici.

---

89
111.4:
PRESENTATION DES RESULTATS.
On applique le logiciel avec les options dégagées ci-dessus à tous
les fichiers que
l'on possède en février 1984,
puis à quelques fichiers
moyens afin de voir l'intérêt de la classification pour une meilleure
description des nuages de la Z.C.I.T.
Ensuite on compare entre eux,
certains résultats de la méthode appliquée à des journées consécutives
pour comprendre l'évolution de la nébulosité dans le domaine considéré.
Les matrices d'enchaînement des classes pour les fichiers simples et
quelques
fichiers
moyens sont donnés en ANNEXE II.
111.4.1:
Identification des nuages convectifs.
D'après
le tableau 11 les nuages significatifs sont représentés
presque exclusivement par les classes l,
2,
3 et 4;
les classes 5 et
6
s'identifiant aux régions sans nuages.
A priori les nuages de la Z.C.I.T sont froids et brillants et coïnci-
dent alors avec les éléments de la classe 1.
Dans
la pratique cette nette distinction des classes, donc des divers
nuages,
ne se vérifie pas toujours.
En effet les centres de gravité des
étalons des classes l
a
4 choisies a priori ont des composantes carac-
téristiques des nuages.
Mais les c.d.g qui
résultent du calcul
(Tab.12l
sont parfois
fort éloignés des c.d.g fixés a priori.
Par exemple le c.d.g de la classe 4 est à 52-73,
pour le fichier du 28
février,
alors qu'il était fixé au départ à 120-70.
Les composantes
IR = 52 et VIS = 73 ne correspondent pas à un nuage.
D'ailleurs certaines classes peuvent ne pas exister à la fin de la
classification bien qu'elles aient été initialisées.
Ces variations de
c.d.g obligent a une comparaison constante des matrices d'enchaînement
et des images de Météosat.

---

90
Néanmoins on admet que les nuages de nature convective sont toujours
regroupes dans la classe l
qui toutefois peut renfermer aussi d'autres
nuages surtout des cirrus,
cirrostratus,
etc ..
Tab.ll:
C.d.g et définitions physiques des six classes théoriques
choisies comme étalons d'initialisation.
1 Classes! c.d.g
Identifications théoriques
1
! (IR-VIS) 1
1---------------------------------------------------------1
Tr = -35
l
! 180-80
!
Nuages convectifs.Cirrus opaques.
1---------------------------------------------------------!
Tr = -30
2
1 170-50 !
Cirrus transparents.
Autres nuages
hauts.
1---------------------------------------------------------!
Tr = -20
3
!
150-60 1
Nuages moyens.
1---------------------------------------------------------!
Tr = -5
4
1 120-70
1
Nuages bas brillants ou moyens peu
froids.
1---------------------------------------------------------1
Tr = 0
5
1 110-50
1
Surfaces sous-jacentes froides et/ou
!
couverture de petits nuages bas.
1
!---------------------------------------------------------.1
Tr = 7,5
6
95-25
1
Surfaces sous-jacentes chaudes et/ou
1
sans nuages
1
----------------------------------------------------------!
La classe l
n'existe que pour les
jours des 06,
07,
09 et 28.
Pour tous
ces
jours,
son effectif est relativement faible,
variant de 4% à 10%
environ
(Tab.
12).
Il
reste a déterminer parmi les individus de la classe l
ceux qui
sont réellement susceptibles d'être des éléments de la Z.C.I.T.
Pour
cela on compare les matrices d'enchaînement des classes aux
aspects
des images IR et VIS de Météosat.
Sur les clichés IR et VIS
(fig AII.3a,3b)
du 06/02/84,
la classe l

---

91
colncide sur le continent avec la bande cirriforme au nord de la bou-
cle du Niger et avec les Cb isolés sur la Guinée,
a
l'ouest du Nigéria
et au nord du
lac Tchad
(Tab.
AIII.3).
Par ailleurs sur l'Atlantique et
en particulier dans
le golfe de Guinée,
la classe
l
se situerait dans
la Z.C.I.T puisqu'elle est dans l'enveloppe convective
(fig.AI.3c).
Le 07/02/84,
on constate que seuls les éléments de
la classe l
situés
dans l'enveloppe convective
(Fig.
AI.4c et Tab.
AI.4)
sur l'ouest du
Cameroun et
au
large des côtes du Nigéria sont des
composantes de
la
Z.e.I.T.
Les autres
individus de la classe l,
localisés sur les bandes
septentrionales,
correspondent à la masse
nuageuse déjà signalée le
06/02/84 mais avec une intensité plus faible
(Fig.AI.4b).
Le 09,
les
individus de
la classe l
situés sur
les
parties continenta-
les ne correspondent pas réellement
à des formations convectives mais
plutôt à des
nuages superleurs et/ou moyens
relativement
froids ~T le sud
de la Mauritanie et le nord du Mali.
Sur l'Atlantique
est,
les élé-
ments de
la classe l
sont liés a une lnvasion de masses d'air
tempéré
donnant
naissance
aux
nuages des niveaux
moyen et supérieur observés
sur le nord-ouest du domaine
(Fig.
AI.6b).
A l'observation de
lQ matrice d'enchainement d~ 28/02/84,
on peut dé-
duire que les éléments de la classe l
situés sur
le continent et 9arti-
culièrement sur le sud-ouest du Sénégal,
sur la Guinée
Bissau et sur le
sud-est de la Mauritanie sont des nuages à caractère convectif m&is
n'appartiennent pas
à la Z.e.I.T.
Par contre les
individus de cette
classe observés sur
l'Atlantique,
sur
les
latitudes
les
plus au sud,
dans l'enveloppe convective
(Tab.
AII.7 et Fig.
AI.IOc)
sont des com-
posantes de la Z.e.I.T
.
De manière générale la connaissance du c.d.g d'une classe et de
la
répartition spatiale de ses éléments permet
souvent,
au
vu des
aspects des
images correspondantes,
de l'identifier en tant qU'élément
appartenant ou n'appartenant pas à la Z.e.I.T
.

---

92
On note aussi que l'ensemble des classes d'un fichier met en évidence
les diverses discontinuités nuageuses.
De tels résultats indiquent nettement les principales natures nuageuses
et permettent ainsi de dresser une néphanalyse.
Tab.
12:
Résultats de la classification des fichiers simples
à partir des étalons sélectionnés.
1Dates
! C.à.g(IR-VIS) et Eff.(%) des classes numérotées1
! . . . . . . . . ! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . !
1fév.
84
1
1
2
3
4
5
6
!---------------------------------------------------------1
!l62-36
!133-56
!106-67
1108-47
1129-22
01
! 6,9
1 15,6
1 31,1
! 28,5
1 17,9
1---------------------------------------------------------1
!175-11
!l38-39
!104-80
1110-57
!l07-30
02
3,2
! 15,6
1 19,3
! 32,2
! 29,7
!---------------------------------------------------------1
!160-97
!163-62
1135-77
1118-77
!l09-57
1137-29
06
6,6
4 , 1 !
19,0
! 32,2
125,8
! 12,2
!---------------------------------------------------------!
!154-81
1139-54
1125-75
1110-78
!106-52
1132-22
07
! 10,4
9,2
! 20,2
! 28,8
! 21,5
110,0
!---------------------------------------------------------1
!130-39
!l30-61
1107-76
!100-59
1136-20
08
1 15,6
1 25,5
1 26,6
! 24,1
8,2
!---------------------------------------------------------1
!
1151-85
!149-54
!117-72
1 99-79
!100-55
!l35-27
09
3,6
! 10,5
! 22,3
23,0
t
19,1
8,5
!---------------------------------------------------------!
!
!160-94
!153-73
!109-73
1 52-73
! 76-64
!l06-32 !
28
8,8
7,3
! 12,0
26,1
26,8
1 18,9
La possibilité de décrire tous les fichiers à l'aide des caractéristi-
ques de six éléments représentatifs permet de connaître les différences
de propriétés radiatives des pixels entre deux fichiers quelconques
aussi bien dans l'espace que dans le temps.

---

93
111.4.2: Variations spatio-temporelles de la nébulosité.
On cherche à caractériser l'évolution spatio-temporelle de la
nébulosité à l'aide des variations de l'appartenance des individus aux
différentes classes et de la répartition spatiale de ces classes.
Il
s'agit en fait d'une part, de tenter un rapprochement entre des images
de dates différentes en fonction des classes obtenues et d'autre part,
de voir s ' i l est possible de déceler des traits permanents de la nébu-
losité sur une période déterminée.
On compare d'abord des images consécutives pour voir si on retrouve à
peu près les mêmes classes aux mêmes positions géographiques et si
les effectifs des classes ne changent pas trop d'un
jour à l'autre.
On cherche ensuite,
pour des journées assez éloignées,
les transforma-
tions des c.d.g des classes et de leurs proportions.
a)
Evolution de la nébulosité entre le 06 et le 07 février 1984.
Le Tableau 13 donne les résultats de la classification de ces
deux fichiers.
On y trouve les effectifs relatifs aux 10 bandes de
latitude et les composantes des c.d.g des différentes classes résultant
du calcul.
Si on néglige les variations des c.d.g quand on passe du 06 au 07,
on
constate que les effectifs des classes l,
2 et 3 augmentent et que les
les autres diminuent.
La nébulosité théorique
(somme des effectifs des
classes l
à 4)
passe alors de 61,9 à 68,6%
.
Lorsqu'on compare les composantes des classes,
on trouve qu'elles sont
stables sauf pour les composantes des classes l et 2 qui passent res-
pectivement de 160-97 à 151-81 et de 163-62 à 139-54.
Il semble que les classes l et 2 de la
journée du 06 correspondent a la
classe l
de la journée du 07.
Car le cumul des effectifs des classes l
et 2 du 06 de 10,7% (soit 6,6% + 4,1%)
est voisin de l'effectif de la
classe l du 07 qui est de 10,4% .

---

94
Les composantes 118 et 77 de la classe 4 du 06
ne sont pas celles
d'une surface nuageuse,
de sorte que la nébulosité du 06 serait égale
à la somme des effectifs des classes l, 2 et 3 soit 29,7% .
Pour le 07,
les composantes de la classe 3 (et a fortiori celles de 4)
correspondent à une surface non nuageuse;
la nébulosité du 07 serait
ainsi la somme des classes 1 et 2, soit 19,6 % .
Les types nuageux sont très voisins dans l'ensemble entre ces deux
jours comme le montrent les c.d.g, mais la nébulosité a diminué du 06
au 07.
Tab.
13:
comparaison des classes des fichiers des 06-02-84 et 07-02-84
(respectivement sur les lignes d'en haut et d'en bas).
!clas.l
Effec.
relatifs sur les bandes numérotées
1 C.d.g
! Freq
1
1
1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1
2
1
3
1
4
1
5
1
6
1
7
1
8
1
9
1
101IR-VIS 1 %
1---------------------------------------------------------------------
1 0,8!
0
10
16,21
7,7!'6,91
6,2113,1118,5!
7,7!
160-97
16,6
1
1 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
110,01
3,1!
l,51
l,51
0
1 1,5!
6,2!20,0132,3!27,71
154-81
110,4
1---------------------------------------------------------------------
! 0
1 0
1 0
! 0
! 1,5!
0,81
0,81
3,1!
7,7!28,5!
163-62
1 4,1!
2
1 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 1
1 l,51
2,31
_3,81
8,5!10,0110,8110,8!11,5110,0122,31
139-54
1 9,21
1---------------------------------------------------------------------!
!11,51
5,4116,9119,2!23,1!24,6!30,8124,6!20,8!
9,2!
135-77
!19,01
3
1 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 1
110,0!19,2125,4!28,5!31,5!26,2122,3120,8110,81
7,7!
125-75
!20,21
!---------------------------------------------------------------------1
!60,8!61,5154,6142,3130,8!16,2110,8112,3!15,4116,2!
118-77
132,2!
4
! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
!53,8146,9!43,8!30,0!26,9!20,0!16,9!14,6!18,5!1 7,7!
110-78
128,81
1---------------------------------------------------------------------!
119,2126,2122,3!23,8!28,5!41,5138,5!30,8119,2!11,51
109-57
125,81
5
1 • . • • • • • • • • • • • • • . • • • • . • • • • • • • • • • . . • • . • . • • • • • • . • • • • • • • • • • • • • • • • • • !
!16,9!23,1!21,5!23,1123,1!30,8130,8119,2!12,3112,31
106-58
121,51
1---------------------------------------------------------------------1
1
!
7,71
6,91
6,21
8,51
8,5110,0!13,l!16,2118,5!26,91
137-29
!12,21
6
1
1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .
1 7,71
5,4!
3,8!
8,51
8,5110,8!13,1113,8116,2!11,51
132-22
110,01

---

95
b) Variation de la nébulosité entre le 01 et le 28 février.
Les principaux résultats des deux fichiers sont notés dans le
tableau 14.
Ici les nébulosités théoriques sont respectivement de
53,6 et 54,2 %;
ces valeurs sont sensiblement égales,
tandis que la
nébulosité réelle pour le 01 s'élève à 22,5%
(somme des effectifs des
classes 2 et 3)
et pour le 28 à 16,1 % (somme des classes l
et 2).
Les comparaisons dans ce cas sont difficiles car les c.d.g des classes
ont des composantes assez différentes.
On note que pour toutes les
classes théoriquement homologues,
les valeurs des composantes IR sont
plus fortes le 01 que le 28 et celles du VIS plus faibles le 01 que le
28.
Ce qui se traduit par le fait que les pixels du 01 sont plus froids
mais moins brillants que ceux du 28.
Autrement dit,
les nuages présents
aux deux dates ne seraient sDrement pas ~e ~ême nature dans les classes
homologues.
La variabilité des intensités spectrales fait que des pixels de même
nature physique peuvent avoir des comptes différents dans le temps et
dans l'espace.
C'est là un des facteurs limitants de la classification
automatique des valeurs vidéos des images de satellite et de leur
interprétation.
Un autre objectif de l'analyse des résultats de cette classifica-
tion consiste à tester la possibilité d'utiliser les classes pour met-
tre en évidence des aspects permanents de la nébulosité sur une période
déterminée.
c)
Structures permanentes dans le champ des intensités radiatives.
Pour découvrir de telles structures on a créé des fichiers moyens
sur 2,
3 et 4 jours avec ceux des 06, 07,
08 et 09 février
(Tab.
14).
Lorsqu'on fait la moyenne des fichiers des 06 et 07,
l'abondance de la
classe l qui aurait dD être la moyenne des effectifs de cette classe
sur ces deux fichiers
(c'est à dire 8,5%)
n'atteint que 7%.

---

96
De même la moyenne sur 3 jours fait disparaître la classe 1.
Quand la moyenne porte sur 4 jours,
les 3 premières classes disparais-
sent.
Par exemple sur le fichier moyen des 06,
07,
08 et 09,
on ne
trouve plus que les classes 4,
5 et 6 (Tab.
AII.~).
Les classes 4 et 5,
très proches dans le VIS sont relativement plus
chaudes que la classe 6 (Tab.
15).
La classe 4 est observée sur la presque totalité des surfaces océani-
ques sauf a l'extrême-ouest du domaine ou existe une aire homogène
d'individus de la classe 6.
On retrouve également la classe 4 sur une
zone continentale côtière de plus en plus large entre le Sénégal et le
Togo.
Cette répartition particulière fait
penser que,
pour la période
choisie,
la classe 4 correspond aux surfaces océaniques et aux zones
continentales sous influence maritime.
La classe 5 correspond sans doute
aux régions sans nua-
ges
de la période.
Par contre la classe 6 dont les éléments,
situés exclusivement sur les parties extrême
-ouest et extrême-est
et sur la bande la plus septentrionale,
représente
les zones
ou il y a eu persistance, durant la période étudiée de nuages relative-
ment froids mai~ no~ convectifs.
Ainsi,
il paraît possible de faire ressortir les zones de persis-
tance, durant une période définie, de classes choisies a priori telles
que celles correspondant aux nuages froids.
Ce qui constitue donc un
puissant outil de recherche de la zone de maximun de nébulosité.
Une opération analogue sur des périodes plus longues devrait permettre
de préciser les caractéristiques des discontinuités structurales des
pixels des images de satellite en rapport avec les phénomènes météoro-
logiques.
Par exemple les configurations spatiales des classes pour-
raient permettre d'évaluer les variations des masses nuageuses,
de
délimiter les extensions méridiennes de la mousson ou de l'harmattan ,

---

97
de suivre les trajectoires de nuages de poussière etc ..
Tab.14:
Comparaison des classes des fichiers des 01-02-84 et 28-02-84
(respectivement sur les lignes d'en haut et d'en bas).
!Clas !Effec.
relatifs sur les bandes numérotées
! C.d.g
!Fréq!
1
l
' 1
. . . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..
! Zl
! z2
! z3
! Z4
! Z5
! Z6
! Z7
! Z8
! Z9
! Z10! IR-VIS
! %
1
!---------------------------------------------------------------------1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
l '
..
..
..
..
..
..
..
..
..
..
. . . .
. . . .
1
1
1
.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..
! 4,6!
8,4!11,5!11,5!10,0! 6,9!
9,2!
7,7!
8,5!10,0!
160-94 ! 8,8
!---------------------------------------------------------------------
! 0,8!
0
! 0
! 0
! 0
! 2,3!
3,8!
3,8123,8136,21
162-36 ! 6,9
2
! . . . . . . . . • . . . . . . . . • . • . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . • . • . • . . . • .
1 4,61
0
! 0
1 0
1 l,51
3,8112,3!16,9114,6!19,2!
153-73 1 7,3
1---------------------------------------------------------------------
! 1,5!
0,8!
0,8!
0
! 4,6!12,3!23,1!36,2143,8133,1!
133-56
!15,6!
3
1
1
.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..
! 3,8!
5,4!
6,2!
6,21
8,5!20,0!17,7!20,8!17,7!10,81 109-73
112,0!
!---------------------------------------------------------------------!
!61,5!58,5!51,5!51,5!36,2!22,3!12,3!10,0! 2,3!
0
! 106-67 !31,1!
4
! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . '. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
!64,6!53,8!50,0!43,1!30,8!13,8!
4,6!
0
1 0
! 0
52-73
126,1
!---------------------------------------------------------------------
!22,3!26,9!32,3!30,8!39,2!43,1!40,0!29,2!13,1!10,8! 108-47 !28,5
5
! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
!16,9!21,5!24,6!24,6!33,8!33,1!20,8!36,2!33,1!11,5!
76-64
!26,8
!---------------------------------------------------------------------!
!13,8!13,8!15,4!17,7!20,0!20,0!20,8!20,8!16,9!20,01
129-22 !17,9!
6
1
1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
! 5,4!10,8!
7,7!14,6115,4!22,3!21,5!18,5!26,2!48,41
106-32 !18,9!
----------------------------------------------------------------------!
Les répartitions spatiales des classes trouvées se caractérisent
quelquefois par l'existence d'aires regroupant uniformément des éléments
d'une même classe,
assez régulièrement espacées en latitude,
à l'image
de la classe 1 sur le tableau AII.4.
On a cherché à relier les tailles latitudinales de ces paquets d'indi-
vidus de certaines classes aux ondes trouvées par
l'analyse spectrale
dans le paragraphe précédent.

---

98
111.5 Ondes spectrales et classes nuageuses.
Dans l'hypothèse que les longueurs d'ondes spectrales représentent
des tailles d'entités thermiques contribuant significativement à la va-
riation du champ IR-thermique,
on compare les tailles des paquets homo-
gènes aux longueurs d'ondes trouvées sur les mêmes latitudes.
Toutefois la comparaison entre spectre et classe nuageuse n'est envisa-
gée que pour les classes l
et 2, déterminant a priori les nuages con-
vectifs,
pour lesquelles existent des paquets d'au moins deux
individus
soit une taille linéaire de 100 km.
Lorsqu'on observe sur une bande une ou plusieurs ondes,
on cher-
che dans la matrice correspondante de répartition spatiale des classes
s ' i l existe des paquets homogènes d'individus des classes l
ou 2
(les
classes nuageuses)
situés sur la même latitude.
Il arrive qu'une onde
soit détectée alors qu'il n'existe pas de classes nuageuses.
Le con-
traire se produit aussi.
Les tableaux 16 et 17
rassemblent les résultats de l'opération de déter-
mination des tailles des paquets homogènes respectivement pour la clas-
se l
et la classe 2 de tous les fichiers quotidiens.
Il
arrive que plu-
sieurs tailles soient indiquées sur une même latitude dans un meme
fichier quand il y a plusieurs paquets de tailles différentes sur cette
latitude.
Les longueurs d'onde trouvées sur le canal IR seul,
par
l'analyse spectrale sont données dans le tableau S.
Il Y a très peu de paquets d'individus de classes nuageuses et d'ondes
concordantes;
en effet le seul cas intéressant de coïncidence est ce-
lui observé le 07/02/87 entre une longueur d'onde de 241 km sur la ban-
de la plus au sud et le paquet d'individus de la classe l
de taille 250
km centré et 10° E sur la même latitude déjà identifié comme élément de
la Z.e.I.T vers 10° E.
On peut affirmer que les ondes spectrales ne représentent pas systéma-
tiquement les phénomènes nuageux pour les données traitées.

---

99
Les résultats des deux méthodes seraient plus cohérents si les méthodes
portaient toutes deux sur des pixels définis avec les mêmes comptes.
Car le fait que l'analyse spectrale n'ait traité que les comptes IR et
que la classification ait porté à la fois sur les comptes IR et VIS des
pixels peut être à l'origine des résultats peu comparables qu'on a ob-
tenus.
Néanmoins les tailles des classes l et 2 (de 100 à 700 Km)
sont
manifestement de même ordre de grandeur que celles des ondes spectra-
les même si les phénomènes spectre et classe nuageuse ne coïncident
pas dans l'espace.
Tab.
16: Tailles des paquets d'individus de la classe l décelables
sur les matrices d'enchaînement des fichiers simples.
!Dates!Tailles (en km) sur les bandes numérotées
1
1
1
.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
!fév84!
l !
2 !
3 !
4 !
5 6 !
7
!
8
!
9 !
lOi
!-------------------------------------------------------!
!
0 l
) !
!
!
!
!-------------------------------------------------------!
!
0 2 ! !
!
!
!
)-------------------------------------------------------!
!
!100
!
!100
!100
!100
!100
06
!200
!150 !150
!150 !150
!250
!250
1200
!200
1300
!250
1250
!
! 300!350!
!
!-------------------------------------------------------!
!
!100!
! !
!100
!100
!100
07 !150 !150
!150
!200
!250
!250
!250
!300
!450
!550 !450
!
!
!
!
! 700!
!
!--------------------------------------
-_1
!
08!
!
!
!
'
1
1
1
1
1
:
1-------------------------~----~----~---_~
~
~
;
!
!
1
!100
1
!
!100
!l00
!l00
.
09
!150 !150 !150
! 350
!
! ! ! !
!600!
!---------------------------
1
!
!100!
!
!100
!100
!100
!
!100 !100 .
28
!150
!150
!200
!200
!200
!250
!250 !200 !200
!250
!300
!350
!300
1400
1550
1400
-------------------------------------------------------

---

100
Les différentes analyses statistiques développées et appliquées
aux données radiométriques disponibles ont permis de découvrir des
entités de tailles bien définies et localisées correctement dans
l'espace géographique.
Leur nature physique est aisément déterminée
quand il s'agit des classes mais ne l'est pas du tout pour les ondes
spectrales.
Les résultats de l'analyse spectrale s'amélioreraient si les-pixels
étaient définis avec une composante VIS en plus.
Par ailleurs les structures nuageuses trouvées par la classification
seraient mieux définies et nettement distinguées si
le vecteur figurant
le pixel comportait en plus des composantes IR et VIS,
d'autres compo-
santes telles les variances de ces premières variables.
En outre des
indices ramenant les comptes par rapport aux valeurs extrêmes des
radiances
(valeurs normées ou réduites)
du fichier à traiter dans cha-
que canal atténueraient les effets de la variabilité des intensités des
pixels et conduiraient à des classes plus stables et homogènes.

---

101
Tab.
17: Tailles des paquets homogènes d'individus de la classe 2
décelables sur les matrices d'enchaînement des classes
des divers fichiers simples.
!Dates!Tailles
(en km)
sur les bandes numérotées
1
1
...................................................
!fév841
1
1
2
1
3
1
4
1
5 1 6
7 1 8 1 9
101
!-------------------------------------------------------1
1100
1100
1100
1100
1150
1150
al
1200
1600
1350
1750
113001
02
1-------------------------------------------------------1
1100
!l00
!l50
1200
06
!300
1950
1----------------------------------------------------- __ 1
1
1
1100
!l50
1
!l00
1
1100
!l50
!l00
1100
1200
1150
07
1350
1300
1200
1350
1550
1500
1450
-----------------------------------------------~-------1
!l50
1100
1100
1100
1100
1150
1100
1100
1200
!250
1200
1200
!l50
!ISO
08
1350
!350
1300
1250
1200
1450
1500
1450
1400
1450
1450
1700
!700
1650
1650
-------------------------------------------------------1
100
1100
150
!l00
250
1100
!l50
1100
100
1300
150
!ISO
1200
150
1250
1350
250
09
1400
300
1400
1550
1
1800
-------------------------------------------------------1
l
,
,
1
.
.
.
.
1100
1100
1100
!l50
1100
!l50
!l50
1250
1200
28
1300
1250
1300
1400
1650
---------------------------------------------------------

---

102
CONCLUSION

---

102 bis
Ce travail avait pour objet l'étude de la Zone de Convergence
Intertropicale
(Z.C.I.T) en Afrique durant l'hiver boréal.
Sa trace au
sol est portée régulièrement sur les cartes en surface de l'Afrique de
l'Ouest en été,
où on lui donne le nom de Front Intertropical
(FIT),
C3r elle est
la limite entre l'air sec saharien au nord
(harmattan de NE)
et l'air équatorial humide (mousson de 50)
au sud.
Sur
l'Afrique
centrale et l'Afrique australe l'opposition vent de nord et vent de sud
ne s'observe pas
touJours de même qu'il
n'y a pas
toujours de contras-
te thermique ou d'humidité entre deux masses d'air.
la notion de front
analogue au front
polaire, qui s'applique bien au FIT en été sur
l'Afrique de l'Ouest, s'applique mal en Afrique centrale et australe
durant l'hIver boréal,
c'est pourquoi cette étude était intéressante a
entreprendre.
Les données dont on s'est servi sont les images IR et VIS àu
satellIte Météosat car les observations des stations d'Afrique centrale
et australe sont difficiles à obtenir. On a aussi parfois utilisé des
cartes tracées par le Centre Météorologique de Dakar
(Sénégal) qui ne
couvrent malheureusement qu'une petite partie de l'Afrique centrale.
On a traité les données Météosat par deux méthodes,
visuelles et
numerIques.
Les méthodes visuelles ont permis de déterminer les vents grâce
aux déplacements des nuages entre deux images consécutives.
On a
trouvé,
après d'autres, que les vents des basses couches sont mieux
déterminés sur les images VIS que sur les images IR,
alors qu'aux
niveaux supérieurs on note le contraire.
La comparaison des vents
déduits des nuages avec les vents observés par les stations montre le
bon accord de ces mesures dans les basses couches
(900 hPa) et les cou-
ches élevées (200 h Pa).

---

103
L'accord est moins bon dans la moyenne troposhère.
Les champs de tour-
billon et de divergence horizontale ne peuvent pas se déduire de ces
mesures trop imprécises.
On a pu tracer les lignes de confluence des vents dans les basses cou-
ches.
Les figures obtenues sont moins simples que celles qU'on a sur
l'Afrique de l'Ouest en été et très variables d'un
jour à l'autre.
Elles sont souvent parallèles à la côte d'Afrique depuis la Côte
d'Ivoire
jusqu'à la Namibie.
L'étude des champs de nuages
(C et Cb) sur les images des satelli-
tes fait apparaitre des figures assez stables surtout lorsqu'on super-
pose les images de plusieurs
jours consécutifs.
On obtient alors une
configuration générale où les nuages
tracent schématiquement une sorte
de X sur l'Afrique,
représentée sur la figure 14.
La branche occidentale du X est à peu près parallèle a la côte ouest
comme la ligne de confluence du vent;
la branche est coïncide assez
bien avec les hauts reliefs de
l'Afrique Orientale;
entre ces deux
branches,
sur le continent,
on trouve une zone convective étendue, de
forme variable.
Ce n'est que sur l'Atlantique que la zone des nuages
convectifs est à peu près parallèle à l'équateur géographique.
On a appliqué des méthodes numériques aux comptes VIS et IR des
images Météosat dans un domaine restreint du champ de l'étude:
10 ban-
es parallèles à
l'équateur au nord de celui-ci
( voir fig.l).
hacune de ces .bandes est composée de 130 rectangles de 30 lignes sur
o points (soit 300 pixels chacun). Chaque rectangle est coté par un
ompte
VIS moyen et un compte IR moyen.
A l'aide des comptes IR on a cherché des périodicités spatiales dans
les 10 bandes zonales par la méthode des spectres de puissance.
On a
ouvé dans ces spectres des pics significatifs pour des longueurs

---

104
d'onde comprises entre 120 et 750 km,
c'est a dire de l'ordre de gran-
deur des phénomènes d'échelle B.
La classification automatique des lOx130 rectangles par la méthode
des étalons appliquée aux comptes VIS et IR moyens permet de différen-
cier les nuages brillants et froids qui sont en général des nuages con-
vectifs froids des autres entités radiométriques et d'en donner
l'em-
placement et l'étendue.
Cette classification a permis de vérifier que
dans cette région la Z.C.I.T est essentiellement zonale comme l'indi-
quait l'observation visuelle des images.
La méthode pourrait être
affinée en ajoutant les comptes du canal vapeur d'eau aux comptes VIS
et IR et éventuellement les écarts types des comptes dans chaque rec-
tangle.
A cause de la diminution du nombre et de la qualité des observa-
tions conventionnelles,
il devient de plus en plus difficile de connai-
tre avec précision les éléments qui permettent de déterminer la trace
au sol de la Z.C.I.T: la pression,
le vent et
l'humidité.
D'ailleurs
cette détermination présente toujours une bonne part de subjectivité,
surtout lorsque les trois critères servant à la situer: changement de
sens de la composante méridienne du vent,
minimun de la pression,
température du point de rosée égale à 15
C ne sont pas réunis.
Les
images Météosat permettent de situer de façon objective la zone de ma-
ximum de l'activité convective,
d'ailleurs plus directement
liée aux
précipitations que la trace au sol du FIT.
La notion de front d'allure approximativement
zonale en Afrique de
l'ouest en été est difficilement transposable à l'Afrique centrale et
australe;
là les séparations entre masses d'air ne sont pas nettes,

---

105
varient très rapidement d'un jour a l'autre et n'ont pas d'allure zona-
le caractéristique.
En Afrique de l'Ouest la côte est orientée E-O du
Libéria au Cameroun et le FIT lui est parallèle,
mais sur la côte du
Sénégal le tracé du FIT en été est assez incertain.
Plus au sud en
hiver sur l'Atlantique on trouve généralement la zone de convergence du
vent de basses couches et la zone de maximun de nébulosité parallèles a
la côte,
comme si elles résultaient d'un phénomène de brise thermique
à grande échelle. A l'est de l'Afrique,
les phénomènes de brise de mer
et de montagne se combinent pour situer la zone de convergence sur le
relief?
Entre les deux arcs de ce X gigantesque,
la convection se développe en
Afrique centrale et orientale et on n'a pas su y reconnaitre d'organi-
sation.
Les facteurs géographiques paraissent être déterminants pour
la Z.C.I.T dans cette région de la terre.

---

106
ANNEXE
1:
SITUATIONS ~1ETEOROLOCIQUES EN AFRIQUE DURANT L' HIVER BOREAL.

---

107
ANALYSES COMBINEES DES CHAMPS DE VENT ET DE NUAGES.
Nous présentons chaque situation par
l
Une et si possible deux photographies
(une dans chaque canal).
2
Un champ de vent où sont tracés les lignes de flux,
l'équateur
météorologique quand il est facilement traçable et les principaux amas
convectifs.
On analyse ensuite les configurations de nébulosité et de vents de
chaque situation à l'aide des formes schématiques de l'activité convec-
tive décrites dans la deuxième partie.
Nous utilisons parfois des expressions telles que
: des vents qui
s'engouffrent, des cellules anticycloniques qui prennent en sandwich et
d'autres du même genre qui ont l'avantage d'être courtes et de faire
image,
tout en sachant qu'elles sont scientifiquement fausses.

---

108
Cas du 01/2/84 (fig.AI.la,lb,lc).
L'activité convective est du type X avec un arc occidental très
atténué sur sa moitié nord où s'isole l'amas convectif centré à 27° W
entre 0°
et 5°
S environ.
Cette activité s'accentue davantage sur les parties australes des deux
arcs dans l'hémisphère sud par interaction avec un système extratropi-
cal.
La circulation atmosphérique est marquée dans l'Atlantique par les
courants issus de l'Anticyclone de sainte Hélène centré à peu près a
32°
S et 10°
W et correspondant à la portion de ciel clair au sud des
bancs de stratocumulus obervés au même endroit.
L'équateur météorologique,
au nord des nuages convectifs,
suit presque
un axe reliant les cellules cycloniques présentes de
l'Atlantique Ouest
jusqu'à 20 c
E dans le centre-ouest africain.
Il devient à peu pres pa-
rallèle à la latitude 10°
S où il délimite assez bien les courants
opposés et passe au travers des nuages convectifs.
L'enveloppe convective est dans le flux de SW dans l'Atlantique.
Cependant l'amas isolé est à l'avant des vents d'Est en direction des
côtes brésiliennes.
Dans le sud du continent africain l'activité nuageuse intense qu'on ob-
serve ne semble pas résulter d'un conflit de masses d'air,
du moins au
vu de la diffluence des courants dans le champ de vent de cette région.

---

109
Fig.AI.la: Image Météosat VIS de 1430 TU du 01/02/84.

---

110
Fig.AI. lb: Image Météosat IR de J430 TU du 01/02/84.

---

Cas du 02/02/84
(fig.AI.2a,lb,fig.
16).
Ce cas ressemble au précédent.
On note néanmoins quelques diffé-
ences légères:
l'équateur météorologique garde la même allure généra-
e mais effleure cette fois les côtes du continent du golfe de Guinée à
.a Namibie dans l'Atlantique et se situe 13° plus au sud.
,a forme schématique de l'activité convective passe de X à V avec un
~enforcement de son intensité dans l'Atlantique. Par contre, sur le
rentre et le sud du continent, elle est moins intense mais y connaît
~ne relative extension de son axe oriental.
La masse nuageuse extratropicale signalée le 01/02/84 sur l'Océan
Indien s'est déplacée vers le nord-est et se trouve maintenant dans la
reg10n du Canal de Mozambique.
Dans le champ de vents,
on note toujours la même chaine des noyaux
cycloniques au voisinage des côtes ouest-africaines du golfe de Guinée
à la Namibie.
Sur le centre et le sud du continent
les vents du Nord
poussent très au sud l'équateur météorologique qui,
cette fois,
est
noyé dans les nuages convectifs sur l'Atlantique et se trouve au sud
des formations nuageuses principales dans
l'Afrique du Sud.
La convection sur l'Afrique orientale semble d'origine orographique à
cause des courants originaires de l'Océan Indien repris dans le flux du
Nord qu'on y observe.
L'anticyclone de l'Atlantique Sud s'est morcelé en deux cellules et ses
vents se sont beaucoup affaiblis.
On note la variation de position de l'équateur météorologique,
de
0
13
environ, sur l'Afrique du Sud, en 24 heures.
Cette variation est
très supérieure à celle qu'on observe en Afrique de l'ouest,
aussi
bien en été qu'en hiver boréal où les déplacements quotidiens du nord
au sud ne dépassent guère 20 •

---

l l 3
fig.AI .~a: Image Météosat VIS de J230 Tl du 02/02/84.

---

114
Fig.AI.2b: Image Météosat IR de ]230 ~u du 02/02/84.

---

115
Cas du 06-02-84
(fig.
AI.3a,3b,3c).
L'activité convective se présente en V avec une intensité relative
faible sur l'arc occidental.
Sa partie orientale est d'une grande com-
plexité à l'image de la circulation atmosphérique observée.
En effet
l'important amas convectif sur le sud-ouest africain couvre à la fois
une cellule anticyclonique et une zone cyclonique visibles dans le
champ de vent.
Entre ces cellules s'engouffrent deux courants respecti-
vement de NE au nord de 10° S et d'Est en provenance de l'Océan Indien
au sud de cette latitude.
Le premier courant entre en confluence avec le flux de SW retourné sur
l'ouest du bassin congolais,
ce que matérialise l'axe secondaire de con-
fluence orienté nord-sud tracé dans le champ.de vent.
Cette confluence
a donné naissance,
peut-être,
à l'amas nuageux observé à cet endroit
qui constitue une partie de l'arc oriental de la convection.
Le deuxième courant d'Est devient cyclonique sur le sud-ouest africain
et cette circulation coincide à peu près avec la partie ouest de l'ams
convectif observé dont la partie orientale s'oriente dans la direction
du flux d'Est.
L~équateur météorologique sur l'Atlantique présente cette fois
une courbure analogue à celle du FIT à 850 hPa relevé sur les cartes de
basses couches tracées à Dakar et situé 3° environ plus au nord sur le
golfe de Guinée.
L'équateur météorologique suit assez exactement la cô-
te africaine jusqu'à 15°
E avant d'être zonal sur le sud du continent
jusqu'au canal de Mozambique.

---

116
Fig.AI.3a:
Image M8têosat VIS de
1100 TU du 06/02/84.

---

117
Fig.AI.3b: Image Météosat IR de 1100 TU du 06/02/84.

---

119
Cas du 07-02-84
(fig.
AI.4a,4b,fig.
17).
La configuration obtenue est du type Y avec une branche orientale
très réduite dans sa partie septentrionale.
L'activité convective est
pratiquement concentrée autour d'un axe à peu près zonal sur l'Atlanti-
que jusqu'à 10 0
E et oblique à travers l'Afrique centrale en direction
du sud de Madagascar.
Le champ de vent particulièrement intéressant est étudié presque
exclusivement sur le continent où existaient ce
jour là de nombreux
traceurs.
On note d'une part,
au sud de 5°
S trois cellules anticycloniques
prenant en sandwich les amas convectifs de la partie méridionale de
l'arc oriental.
D'autre part trois cellules cycloniques, dont l'une
est située sur la Namibie entre les anticyclones et les deux autres sur
le sud de l'Océan Indien,
reflètent les organisations nuageuses corres-
pondantes de
l'enveloppe convective.
L'équateur météorologique présente la même allure que l'axe de
maximum de nébulosité situé presque partout à son sud.
Il délimite bien
ici l'entrée dans l'hémisphère sud des courants originaires de l'hémis-
phère nord.
L'équateur météorologique est plus au sud que d'habitude et
entièrement localisé dans l'hémisphère sud,
même sur l'Atlantique.

---

lLU
Fi:: . ,. l
'
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:1.;
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cie
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du (:7/()'l/C"
- -,1
\\.)' .•

---

121
Fig.AI.4b: Image Météosat IR de 1230 TU du 07/02184.

---

122
Cas du 08/02/84
(fig.AI.5a,5b,5c).
L'activité convective ressemble un peu à celle du cas précédent
avec la même configuration en Y,
mais la circulation atmosphérique dans
le sud est inversée.
Elle est, dans l'ensemble,
anticyclonique avec un régime d'Est presque
généralisé de 5° N à 35°
S mises à part quelques perturbations cycloni-
ques,
notamment une, centrée au sud-ouest de Madagascar.
Ce champ présente des ondulations dont trois,
très marquées à 5° W,
au
large des cStes d'Afrique Centrale.
L'équateur mé~éorologique est
difficile à tracer dans ces flux ondulants d'Est;
il présente des ondu-
lations semblables à celles du vent et se trouve dans l'axe des amas
convectifs qui ont,
cette fois,
l'aspect de ceux des ondes d'Est,
au
voisinage de la crête,
située vers 5° W.

---

123
Fig.AI.Sa: Image Météosat VIS de 1330 TU du 08/02/84.

---

124
1---_..~=:~
Fig.Al.Sb: Image Météosat IR de 1330 TU du 08/02/84.

---

2S0N
r"--'l-'--'-"-'--r-r-n-"rr-,---rTTT-rr-l,-,-rr-y-r-r-r-, """"-
"'--"T'
- . - F'III<ltl_'lIr rnétéClrn 1Il}?_i que
20°
I11III Nuages convectifs
\\
---~~ Lignes ùe flux
fI,a
Cir~<ltin~l '1llticvr. 1nni 'lue
L
ci rC11 1atj;()n
cye\\on i 'I"e
~-
10·
.""",
7/
0°
.....
N
10·
Ul
20°
Fig.AI.Sc:
O1aJlvs de
vent et de
cawectifs
l'image de
08/02/84
30°
1 1 1 1 1 1 LLLJ LLLLLL
40°5
20""'---
la"

---

126
Cas du 09/02/84 (fig.
AI.6a,6b,6c).
La configuration
de l'activité convective est semblable à celle
du cas précédent;
elle est du type Y avec des éléments convectifs
éparpillés.
Par contre,
la circulation atmosphérique est tout à fait
à
l'opposé de la précédente avec un flux d'Ouest généralisé.
La classique
ceinture anticyclonique est presque inexistante, détruite par un vaste
couloir de vents d'Ouest sur l'Atlantique et une large cellule cycloni-
que centrée sur l'Afrique du Sud.
La circulation cyclonique dans cette dernière région correspond parado-
xalement à celle d'un ciel sans nuages.
Mais à cause du décalage des
dépressions avec l'altitude, cette circulation serait à l'origine des
formations convectives dans le centre-sud et le centre-est de l'Afrique
centrale.
L'amas nuageux dans le canal de Mozambique serait le résultat
de la confluence des vents forts du Nord sur la face orientale de la
dépression déjà signalée.
L'équateur météorologique est à peu près zonal vers 1°
N,
au
nord des nuages convectifs à cause des flux SE et S à SW respectivement
sur l'Atlantique et l'Afrique centrale.

---

127
1
. '
: Flg.AI.6a: Image Météosat VIS de 1300 TU du 09/02/84.

---

128
Fig.AI.6b: Image Météosat IR de ]300 TU du 09/02/84.

---

25°N
1 l ' l ' ' l ' 11. 1 • I I I I l' 1 ' l' "
1 l' " 1 l' "
1
_ . _
1::qIl3 t l'U r l'\\é téoro log i <lue
20·
. . . Nuayes convectifs
-
Axe secCKldaire de confl~ce
- -.....~~ Lignes de flux
"Î
Circulation anticycloniqlle
10·
CircIIlation
c:vc:loniqlle
o·
........
N
l i )
10·
~-----
20·
(Ir;-----
fl-
Î
Fig.AI.6c: Champs de vent
30·
--
et de
nuages convectifs,
de
l' i mage de
1300 TÙ~ • h
du 09/02/84.
40"S
40·
40 ft
)0·
50·
55·E

---

130
Cas du 14/02/84 (fig.AI.7a,7b).
L'activité convective observée sur le centre-sud du continent est
du type V.
On notera dans le sud de l'Océan Indien un vortex centré sur un noyau
cyclonique caractérisé par des vents forts atteignant quelquefois 50
kt. Cette formation nuageuse est extratropicale.
L'équateur météorologique épouse la courbure de la côte africaine
du golfe de Guinée où l'accroche un vaste flux du Sud balayant tout
l'Atlantique Sud,
jusqu'à 10° E.
Sur le continent il oblique,
en mar-
quant d'abord la confluence de deux flux de SE d'origine différente
puis en délimitant les courants opposés du Nord et du Sud à l'est de
32° E.

---

131
Fig.AI.7a: Image Météosat VIS de 1230 TU du 14/02/84.

---

133
Cas du 22/02/84 (fig~I.8b,8c).
L'arc occidental de cette activité convective en X consiste en une
succession d'amas suivant d'abord la côte africaine dans le golfe de
Guinée avant de la longer jusqu'à la Namibie.
La partie méridionale de
l'arc oriental est constituée d'éléments alignés en direction du canal
de Mozambique;
sa partie nord est inexistante.
La jonction des deux
arcs est faite par deux amas sur le bassin du Congo.
L'équateur météorologique est zonal et situé très au sud à 15°
S.
Cette position traduit une invasion des masses d'air tropical boréal
dans l'hémisphère sud.
On note par ailleurs un axe de confluence de deux courants du Nord sur
1
l'Afrique du Sud à 20° E.
C'est peut-être la cause de la nébulosité
observée sur cette région habituellement sans nuages.

---

134
L _
fFig.AI.8b: Image Météosat IR de 1230 TU du 22/02/84.

---

136
Cas du 23/02/84 (fig.AI.9a,9b,9c).
- ~
L'activité convective se présente sous la forme Y.
Elle s'est
beaucoup renforcée sur l'arc occidental par rapport au cas précédent,
par contre elle est moins intense sur l'arc oriental.
La circulation atmosphérique est dominée par un fort flux du Sud sur
l'Atlantique,
poussant l'équateur météorologique dans le golfe de Gui-
née.
Sur le continent l'équateur météorologique marque,
sur le parall~-
le 9° S,
la limite du courant de SE issu de la ceinture anticyclonique
sud.
L'équateur météorologique se situe pratiquement au nord des nuages con-
vectifs aussi bien sur l'Atlantique que sur le continent.

---

137
Fig.AI.9a: Image Météosat VIS de 1230 TU du 23/02/84.

---

138
Fig.AI.9b: Image Météosat IR de 1230 TU du 23/02/84.

---

140
Cas du 28/02/84
(fig~I.IOa,lOb,fig. 15).
Cette situation est assez complexe.
Il est difficile de distinguer
nettement les différentes natures nuageuses dans la mosaïque qui appa-
raît à l'oeil.
Néanmoins l'activité convective est classée dans le
type X.
En réalité une bonne partie des masses nuageuses est d'origine
extratropicale tels les deux amas sur le sud de l'Océan Indien proba-
blement liés à la dépression observée dans le canal de Mozambique.
Par ailleurs sur l'Atlantique Est,
les quatre amas seraient dus au
mélange des trois masses d'air amenées respectivement par les courants
d'Est provenant du continent, du SE de Sainte Hélène et du Nord des
Açores.
L'équateur météorologique délimite les divers flux déjà signalés
sur l'Atlantique où il suit la côte africaine
jusqu'à 13° S environ.
A
cet endroit l'équateur se subdivise en deux branches dont l'une à tra-
vers le continent devient presque parallèle à 14°
S,
l'autre longeant
toujours la côte africaine et séparant le flux de SE de celui du Sud
issu de Sainte Hélène.
L'équateur météorologique est au nord des nuages convectifs sur
l'Atlantique et se trouve noyé dans les formations nuageuses sur le
continent.

---

Fig.ALIOa:
Image Nétéosat VIS de
1300 TU du 28/02/84.

---

142
Fig.AI.IOb:
Image ~'étéosat IR de 1300 TU du 28/02/84.

---

143
Cas du 25/02/82 (fig.
AI.lla,llb,llc).
L'activité convective s'est organisée à peu près en X avec une
branche occidentale assez intense sur sa partie nord et un arc oriental
qui s'étend presque jusqu'à la Mer Rouge.
Comme il n'y a pas de flux opposé au flux d'Est en provenance de
l'Océan Indien,
l'activité convective de l'arc oriental serait de natu-
re orographique.
Par contre sur l'Atlantique Ouest et au large des
côtes d'Afrique centrale,
le conflit d'air est nettement observé.
L'équateur météorologique est exclusivement observé dans l'Atlan-
tique et a une allure très semblable à celle de la côte africaine mais
s'en trouve relativement éloigné par les vents du NE.
Il est à peu près
dans l'axe des nuages dans le golfe de Guinée.

---

i·
Fig.ALI!.1:
Ima~e ~jétéosat VIS de 1230 TU du 25/02/82.

---

Fig.ALllb:
Image Météosat IR de
1230 TU du 25/02/82.

---

147
Cas du 12/03/82 (fig~ Il,10).
La configuration de l'activité convective est du type X.
Elle est
accentuée par interaction avec des systèmes nuageux extratropicaux.
Paradoxalement,
l'équateur météorologique est situé très au sud entre
0°
et 20° S environ dans l'Atlantique, de 25°
W à 15°
E.
Sur le conti-
nent il est à cheval sur 22°
S.

---

148
Cas du 12/12/82 (fig~I.12a,12b,12c).
L'activité convective en forme de Y est assez intense sur l'arc
oriental dans la région des grands lacs.
Sur l'Océan Atlantique la
tendance convective est forte mais il y'a peu d'amas intenses comme
l'indique la photographie.
L'abondance de nuages dans les zones ou se situe l'arc oriental a
empêché l'obtention de nombreux traceurs.
Par conséquent la circula-
tion y est mal décrite par le champ de vent.
Sur l'Atlantique le flux
anticyclonique assez fort dirige d'une part,
un courant de SE vers
l'Amérique du Sud et d'autre part, des vents de SW vers l'Afrique occi-
dentale et le sud-ouest africain.
Ce courant de SW entre en confluence sur le centre-sud de l'Afrique
avec des vents de SE ce qui matérialise l'équateur météorologique dans
cette région.
Ailleurs l'équateur météorologique délimite la poussée
vers le nord du flux du Sud venu de l'Anticyclone de Sainte Hélène.

---

]49
." ----
Fig . ALI 2a:
l ma g e Mété 0 5 ct t
VIS d e i 200 TU d u
J 2 / 12 / 8 2 .

---

150
Fig.AI. J2b: Image Météosat IR de 1200 TU du 12/12/82.

---

25°N
20°
JO°
.......
0°
10°
........
(Jl
t'
........
20°
:;--~~~~
/_-y
)-J.L-iJ-'_J '
.
(A:J
10°
Flg.AI.J2c:
Champs de vent et de
nuages convectifs de
l'image de 1200 TU du
12/12/R2
-"
/ '
t l
1 1 1 1 J J 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 LLl-L1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
40°5
I_Lt~L.L~LLLLh.Lu-.l-LJ_-L.LL__L";::::d_LLLl 1 1 1 l , 1 1 1 1 1 1 1 1 1
40 0 W
30°
20°
10°
0°
10°
20"
10°
/,0°
50°
J5°r,

---

152
Cas du 18/12/82 (fig. AI.13a,13C).
L'activité convective est du type Y avec un arc occidental assez
intense de même courbure que la côte africaine de 30 0 W à 10 0 E.
L'arc oriental s'est renforcé dans la région des grands lacs d'Afrique
centrale, peut-être à cause du fort courant d'Est provenant directement
de l'Océan Indien.
Une cellule anticyclonique maintient un ciel clair sur l'ouest de
l'Afrique du Sud et s'intègre dans le vaste courant de SE qui balaie-
l'Atlantique. Ceci a pour effet de pousser l'équateur météorologique un
peu plus au nord dans l'Atlantique et l'action du flux d'Est le détache
des côtes de l'Afrique centrale bien qu'il garde une courbure analogue
à celle de la côte africaine. Sur le sud du continent l'équateur ondu-
le d'abord sous la poussée de la cellule anticyclonique puis glisse
très au sud jusqu'à 25' S vers le canal de Mozambique jusqu'à 40 0
E.
L'équateur météorologique est pratiquement au sud des nuages convectifs
aussi bien sur les parties océaniques que continentales.

---

iSJ
Fig.AI.13a: Image Météosat VIS de 1200 TU du 18/12/82.

---

155
:--.
A'i"\\1:XE
II: '1A.TRICES D' END-lAI~'B1EVr DES CLASSES DES I\\1AGES.

---

156
Les matrices d'enchaînement
(ou de répartition spatiale)
des classes
pour les diffÉrentes
images
traitées constituent cette
annexe.
Chaque élément d'une matrice représente un
pixel d'image et est figuré
~ar un numero indiquant la classe à laquelle appartient le pixel.
Seuls sont
présentés
les r~sultats de la partition en six classes
obtenus
a
partir d'une
initialisation par les étalons donnés
dans
le
tableau 11.
Pour un meilleur reperage des éléments,
on superpose sur chaque matrice
un
fond de carte correspondant au domaine géographique de
la portion de
l'image concernée par
les méthodes numériques.
~es notations sur les
cartes ont les slgnifications suivantes
Rl
===>
Bénin
R11
===~
Mali
R2
===>
Bur ki na Fas 0
R12
===>
Mauritanle
R3
=== '7
Cameroun
R13
===>
:Jiger
R4
===>
Centre-Afrique
Rl ,1
===>
Nigér i a
R::ï
===>
Côte à' Ivoire
RIS
=== '>
s6négamble
Ru
== = ;>
Ghana
R16
===>
Sierra
r.. éon e
Rï
===>
Guin~e
Bissûu
R17
===>
c:
.
_,ouaan
R8
===>
Guin~e
RIS
===>.
'T'ch ad
R9
===7
Llb~riô
RIS
===>
Togo
R11.)
===>
Lac Tchad
R20
== =>
Zaire

---

'l'ab.
AII.l
MaLrice cJ'enchafnement des classes
de
l'image de
1430 TU du
01/02/84
1S°1'1
1
,
2322223333335556666'6622255533555555553)333
222666666i222222666
33333;Zf3333~~!!~!2~j223333333322î~~22222222222222222
6666~666
1
",- -- rR
"
13
1
1
662233333333555566646666555555555555533
34443333~333 33~933333333333~12 3333333333222222222 223666~~2)f22222222 2666'6666
1
./
"1
\\
1
./
18
2333333233334555555$6666645554444444343
~l~~~2.~.?!P!~~ 3_~335 55 5:?"f3~ ~33 33~ .J_3 333555; ~5':>~5_5~~ ~3 ~ ~3~ ~62/6666655266 6666\\666
R7
/
L
10°
6333226622234445555$5443644455555544345$5555544S~4~1335 ~335 55~5)~J}~J~~
~555~5555533 55566~6Jt\\665555666 666)-6666
__ " - --10.::\\
__ 8.
1
1'9
L
14
\\ R17
466223)~6666444444445544444445555554445$555)5544444 ,555~3 5~3555533333?)33555 4~44545655555555555 55~6666666~5555666
6666t 666
R
\\
j
\\
,
4335666666664444444.4444444444444455555
H~ 5 5"5 ~ 355 ~5444 4~ 33il5 44 55 $~5 41'5 4 4555 555555 55i666Q';5;555555666 6_6~6j~6~
......
1
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\\
1
1 1
"- - - - - - - --
(Jl
4444456666664444444.4444444444444444444
55$444655444~f44fs5 45~555~444555555555 5~5666S555555555666 66666666
--.l
1
1
\\
1
R
SO
4444444566664444444.4443444444444444444.4444444444444444444414~445~
~556659555555~55666 66666666
R
\\
4434445666664444444.444444444444444444444444444444444454544
~555~44345555s\\55555~5_5~~6 66Q.&.P.bA~
1
4424444666664444444.4444444444444444444.4444444444445555544.4444444444444444444$5555544444553344
4.45555555~5555555666 :itP66666
,
1
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1
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[,0·\\.1
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2')°F.
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Tall.
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Variability in estimating total cover from satellite.
pictures.
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Met.
Vol.
6,
573-579.

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170
RESU'1ES

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171
RESUME.
Par diverses méthodes appliquées à des données de satellite,
on J tenté de localiser et de représenter la :one de Convergence
Intertropicale (:.C.!.T)
sur l'Afrique en hiver boréal dans un do-
maine limité par les parallèles :5 0 \\
et 35°5 et les méridiens ~OoW
On s'est rendu compte ~otamment des limites de la méthode du
tracé d'un axe de confluence dans les champs de vents déduits des
dé?lacements de nuages sélectionnés et de celles Je la délimitation
des nuages les ?lus ~rillJnt5 dans l'enveloppe convective.
\\éanmoins, en combinant les ch3m~s de \\'ent et les champs de nuages
(on\\'e(~ii5, on J proposé Jes ~oJè!~5 je représent3:ions de IJ
: . C . r . T qui ci 0 n n en t q U 3 l i ~ 3 : i \\" ~ men t
Je.5
rel J !. i·.) n ::
: il t e :- e 3 san t e 5
entre les iifférents tV?es Je circulations des basses couches et
Les
~ésult3t5 .je~ ~~:~G~es nurn~rique5 3DD~ i~uJe5 3~X ~cmnte5
:7l0~'·~r.s j'im3:5.e:3 ?Cr~ènt ~ -::--::ire que 13 priori:~
~0i:
~e:j:- êt!""e
images Je 53tellitè.
En outre, cette classifIcation permet d'établir de manière objec-
tive la distribution spatiaie des nuages et ainsi d'évaluer les
variations temporelles de la nébulosité, voire de rendre compte des
détails de changements de formes et o'e natures d
.
es svstemes nuageux.
:-.lots-clé.
Circulation, Convergence
Intertropicale, Compte,
Discontinuité,
\\ébulosité, Satellite.

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172
Abstract.
Ne have tried to locate and represent the Intertropical Convergen-
ce Zone
(I.T.C.Z)
in Africa using methods based on satellite data
within an area spreadlng between the 25°N and 35'
S latitudes and the
40°
W and 55°
E longitudes.
The study was concerned wlth sorne winter
satellite pictures.
Limitations were found in the confluence axis method applied to
wind fields derived from the motions of selected clouds and in the
delimitation of
the brightest clouds in areas of convective activity.
However,
by comblning wlnd and cloud
fields,
we have suggested
some r.T.C.Z patterns WhlCh show qualitatively lnteéesting relation-
shlpsbetween the different
low-level circulations and the location and
shapes of the convectlve clouds.
The results of numerical methods applied
to mean plcture counts
have led us
to assume that these methods should be géanteà priority in
an appéoach of
the I.T.C.Z through satelllte pictures.
As a matteé of fact,
on the one hand,
the spectral ana~ysis of IR ther-
mal
flelds shows the presence 0f slgniflcant waves wncse interpretation
coulé no: be systema:icalLy carrled cut.
On
tne ot~er hanè,
automa:ic classification baseè 0n a ;UdlCious selec-
tion of stanàa:às
lnitlal classification process has alloweà a coherent
dlscrimlnation betweer. the different
natures of surfaces and c~ouds in
satellite plctures.
Moreover,
this c~as5iflcation has allowed an Objective spatial
dlstrlbutlon of clouds and
thus
to have an assessment of
time varia-
tlons ln the cloud coyer,
and even to describe
shapes and natures of cloud systems.
.\\
Kev-words.
Circulation, Cloudiness, Count, Discontinuit~·.
Convergence, Pixel, Satellite.

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