Analyse spatiotemporelle et prévision des tendances des précipitations lors d'une mousson tropicale

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13933 (2023) Citer cet article

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L’analyse spatiotemporelle des tendances des précipitations en tant qu’indicateur du changement climatique fournit des informations essentielles pour une meilleure planification des ressources en eau. Cependant, le changement spatio-temporel des précipitations est beaucoup moins compris dans un pays tropical dominé par la mousson comme le Bangladesh. À cette fin, cette recherche vise à analyser les variations spatio-temporelles des précipitations pour la période 1980-2020 au Bangladesh à des échelles saisonnières et mensuelles en utilisant MAKESENS, le test de Pettitt et une analyse de tendances innovante. Le réseau neuronal de perception multicouche (MLP) a été utilisé pour prédire les changements de précipitations au cours des 8 prochaines années à l'échelle nationale au Bangladesh. Pour étudier la configuration spatiale des tendances des précipitations, le modèle de pondération inverse de la distance a été adopté dans l'environnement ArcGIS. Les résultats montrent que la pluviométrie annuelle moyenne est de 2432,6 mm, dont 57,6% ont été enregistrés de juillet à août. Le test de tendance Mann-Kendall révèle que 77 % des stations sont en baisse et que 23 % ont une tendance à la hausse des précipitations mensuelles. Plus de 80 % des stations sont confrontées à une tendance à la baisse de novembre à mars et août. Il y a une tendance à la baisse des précipitations saisonnières dans 82 % des stations pendant la pré-mousson, 75 % pendant la mousson et 100 % pendant la post-mousson. Une tendance au déclin significative a été identifiée dans le centre-nord pendant la pré-mousson, dans la partie nord pendant la mousson et dans les parties sud et nord-ouest pendant la saison post-mousson. Les précipitations prévues par MLP jusqu’en 2030 suggèrent qu’il y aura peu de pluie de novembre à février et que les précipitations fluctuantes maximales se produiront en 2025 et 2027-2029. Les résultats de la réanalyse des données de l'ERA5 du CEPMMT suggèrent que l'évolution des régimes de précipitations au Bangladesh pourrait avoir été provoquée par l'augmentation ou la réduction des taux de précipitations convectives, une faible couverture nuageuse et une divergence d'humidité intégrée verticalement inadéquate. Compte tenu de la pénurie de ressources en eau et de l'augmentation prévue de la demande en eau, les conclusions de l'étude ont certaines implications pour la gestion des ressources en eau au Bangladesh.

Le Bangladesh est un pays tropical dominé par la mousson, avec un climat humide caractérisé par d'importantes précipitations de mousson et moins de précipitations pendant le reste de l'année. Ce pays est avant tout une économie agraire, avec environ 80 % (145 millions) de sa population impliquée dans diverses activités agricoles, directement ou indirectement1,2,3. En conséquence, les effets des fluctuations et des changements climatiques sur l'expansion économique et la sécurité alimentaire du pays sont considérables4,5. Les précipitations revêtent une grande importance en tant que paramètre hydrologique, constituent un élément essentiel du changement climatique et affectent de manière significative la production alimentaire, les récoltes, les ressources humaines et l’environnement naturel6. Des informations pertinentes et essentielles sur les précipitations, telles que des évaluations quotidiennes, hebdomadaires et mensuelles, sont nécessaires pour maintenir un système de gestion de l'eau adéquat7,8. L’analyse des tendances historiques des précipitations peut faire des prédictions9. La prévision des précipitations est une préoccupation majeure qui revêt une grande importance dans la recherche gouvernementale et scientifique et joue un rôle important dans la protection des vies humaines et des ressources10 ; et contribue également à la gestion des ressources en eau, à la production d'hydroélectricité, à l'alerte en cas d'inondations et de sécheresses et aux systèmes d'égouts urbains11,12.

Depuis les années 1950, le système climatique mondial a connu des changements sans précédent, et il est désormais indéniable que le réchauffement climatique a un impact sur le climat13. Il existe de nombreuses échelles temporelles et géographiques différentes auxquelles se produit la variabilité des précipitations en tant que composante du changement climatique. Des études mondiales ont montré une variabilité croissante des précipitations à l’échelle mondiale14,15 et dans le sous-continent indien, y compris l’Inde16 et le Pakistan17,18. De nombreuses études19,20,21 ont examiné les schémas spatio-temporels des précipitations dans les zones climatiques du monde entier22,23,24,25. Certaines recherches ont été menées sur l'échelle semi-régionale de la variabilité des précipitations26,27,28,29. Au cours des 100 dernières années, la quantité de précipitations sur Terre a augmenté d’environ 2 %14, mais selon le GIEC30, sa croissance a toujours été inégale dans le temps et dans l’espace. Des augmentations des précipitations ont été constatées en particulier au Moyen-Orient, en Asie centrale31, dans la région du Brésil, dans l’est de l’Amérique et au Canada, ainsi qu’en Europe du Nord32,33 et en Australie34. Ren et coll. 35 observées pour les précipitations annuelles moyennes sur le plateau tibétain en Chine, des tendances similaires ont été observées au cours des décennies précédentes, également en Inde33,36, dans le nord-ouest du Pakistan17,18 et dans la zone du corridor économique Chine-Pakistan37. Cependant, le bassin du fleuve Jaune, la Chine38, la région méditerranéenne29 et l’Iran ont tous connu une baisse des précipitations annuelles moyennes19. Une tendance significative à la hausse des précipitations annuelles, de mousson et avant la mousson a récemment été constatée au Bangladesh, selon un nombre croissant de recherches antérieures39,40,41. Au cours des dernières décennies, les recherches supplémentaires ont diminué dans les régions de l’ouest et du nord-ouest7,42. De plus, Hossain et al.43 ont noté une tendance à la hausse des précipitations annuelles moyennes dans la zone côtière sud du Bangladesh. Rahman et Islam44 affirment de grandes variations régionales et temporelles des précipitations. D’ici 2100, les précipitations de mousson augmenteront de 12 %, tandis que les précipitations hivernales diminueront de 10 % au Bangladesh, selon l’Organisation de planification des ressources en eau45,46. De plus, Basak et al.47 prédisent une baisse des rendements comprise entre 3,3 et 24,2 % et une diminution de 10 mm des précipitations hivernales. Selon certaines études, les saisons au Bangladesh pourraient connaître des variations à long terme des précipitations7,48,49.