Spatialisation des précipitations en relief tropical et changement climatique : application à l’Afrique de l’Est

Justification du projet :

Les enjeux du changement climatique dans les régions tropicales de montagne, notamment les « sky islands » d’Afrique de l’Est, sont colossaux. Ils touchent au devenir des écosystèmes afro-alpins et des forêts de nuages, à la pérennité des ressources hydriques fournies à des basses terres souvent plus sèches, à l’avenir des paysanneries inféodées aux ceintures agroforestières de moyenne altitude (Adler et al. 2022). Malgré le rôle capital de la composante climatique dans ces environnements, un déficit de connaissances criant touche deux aspects (Said et al. 2019) : la simple connaissance du climat actuel et de ses forçages, et la déclinaison locale des changements climatiques futurs, dans leur différenciation d’avec les basses-terres ainsi qu’en fonction de l’altitude et de l’exposition.

La cartographie des champs de précipitations à échelle fine présente des différences considérables d’une source à l’autre. Ainsi pour le Mt Kilimandjaro, aucune base de données globale actuelle, même à haute résolution spatiale [HR], ne reproduit le fort maximum de précipitations à mi-versant sud, ni l’assèchement sommital (Hemp et Hemp, 2024). Les projections disponibles, même celles utilisant des modèles climatiques régionaux (e.g. Magang et al. 2024), ne permettent de descendre qu’à des résolutions de l’ordre de 25 à 50 km, ce qui est insuffisant pour résoudre correctement les forts gradients topoclimatiques. Les évaluations de ces données ne s’intéressent pas aux cas particuliers des zones de montagne, où les biais sont considérables (Gebrechorkos et al. 2018). L’évolution future des précipitations occultes (néphéléniques, par dépôt d’eau direct des nuages sur les végétaux, jusqu’à 53% des apports d’eau au Mt Marsabit, Kenya - Los et al. 2019) est quasiment inexplorée, or celles-ci sont indispensables au maintien de certaines forêts d’altitude.

Objectifs et aire d’étude :

Le sujet proposé vise à combler certaines des lacunes ci-dessus, en travaillant sur une région d’Afrique de l’Est située entre le nord-est de la Tanzanie et le sud du Kenya (5°S-1°N), à l’est du Grand Rift est-africain. Elle incorpore à la fois de très hauts massifs comme les Mts Kilimandjaro et Kenya, et des chaines ou reliefs isolés moins élevés, aux profils coniques ou plus complexes, comme les Chyulu Hills, les Taita Hills, les Mts Pare, dans un contexte semi-aride. Cette diversité d’environnements de montagne crée des situations climatologiques variées (rôle différencié de l’altitude selon les massifs, contournement ou ascension des reliefs par les vents dominants, créant ou non des contrastes d’exposition) ainsi que des enjeux dissemblables du point du vue agronomique, écologique et hydrologique.

Deux objectifs spécifiques seront visés :

Comprendre la modulation par le relief de la composante hydrique du bioclimat (précipitations convectives, stratiformes et néphéléniques) sous l’effet de différents forçages inter/intra-annuels, connus pour leur rôle sur le climat est-africain : Oscillation de Madden-Julian (Pohl et Camberlin, 2006), Dipôle de l’océan Indien (Zheng et al. 2025) etc…. Cette modulation est en effet susceptible d’obéir à des logiques différentes selon le contexte thermodynamique, la géométrie des reliefs (Anders et Nesbitt, 2015), ce qui n’a jamais été exploré pour les reliefs du Rift est-africain.

Produire une cartographie HR [1-2 km] des changements climatiques projetés dans les zones de relief, pour documenter les conditions futures du bioclimat et comprendre leur modulation par les effets de relief. A ce stade, les seules projections HR disponibles (Worldclim [Fick et Hijmans, 2017], CHELSA [Karger et al. 2020] ou TerraClimate [Abatzoglou et a. 2018]) sont limitées soit par la méthode de projection (deltas à partir des projections basse résolution des GCM) soit par une climatologie de référence partiellement défaillante en environnement de montagne (Bobrowski et al., 2021 ; Hemp et Hemp, 2024). Cela les rend peu utilisables pour des études d’impact.

Université de Bourgogne Europe

Laboratoire d'accueil : BIOGEOSCIENCES

- connaissances et compétences requises

Climatologie dynamique ; climatologie tropicale ; data science ; télédétection atmosphérique