2.3. La Distribution des climats dans le bassin versant

Pour comprendre la distribution des climats sur le bassin versant de l’Ivaí, il est important de figurer ce bassin versant à l’échelle du territoire brésilien et de considérer la façon dont les éléments et facteurs climatiques se combinent pour donner les types de climats.

Le Brésil, traversé par l’Equateur et le Tropique du Capricorne, est pour l’essentiel dans la zone tropicale (Figure 20). Sur la plus grande partie du territoire brésilien les températures moyennes annuelles sont au-dessus de 21°C, et les précipitations totales annuelles sont supérieures à 1 200 mm.

L’État du Paraná est situé dans la région sud du Brésil, à la transition de la zone tropicale et de la zone subtropicale. Recoupé par le Tropique du Capricorne, son territoire peut être divisé en deux zones : une au nord du tropique, où les températures moyennes annuelles sont comprises entre 22°C et 24°C, et une autre au sud du tropique, qui correspond à la majeure partie de l’Etat du Paraná, où les températures moyennes annuelles sont comprises entre 18°C et 22°C. Les précipitations totales annuelles dans la zone située au nord du tropique s’élèvent à 1 600 mm, tandis que dans la zone subtropicale les précipitations sont comprises entre 1 600 et 1 800 mm (IAPAR, 2000).

Du fait de son positionnement, dans la transition entre la zone tropicale et la zone subtropicale, l’Etat du Paraná est influencé par la masse d’air « Equatoriale Continentale », formée au nord du Brésil, sur l’Amazonie, qui apporte de l’air chaud et humide par la masse d’air « Tropicale Atlantique », formé sur l’Océan Atlantique, et qui apporte aussi de l’air chaud et humide, ainsi que par les fronts polaires, formés sur l’océan, au sud de l’Argentine, et qui apportent de l’instabilité, des précipitations, parfois des orages, et qui sont responsables de températures plus basses (Figure 21).

Le nombre d’études déjà faites sur les types de climats à l’échelle de l’Etat du Paraná est très réduit. Parmi les études existantes, deux sont considérées comme des classiques de la littérature climatologique : les travaux de Maack (1968) et de Nimer (1979). Maack (1968) a élaboré une cartographie pluviométrique basée sur les grandes lignes orographiques qui structurent le territoire du Paraná. Cette division pluviométrique a été utilisée pour l’élaboration de la classification climatique du Paraná, basée sur la classification climatique de Köppen et complétée par des informations sur la végétation originale et les usages agricoles de l’époque. Selon ce classement, l’Etat du Paraná serait divisé en quatre types de climats (Figure 22).

Les études climatiques réalisées par Nimer (1979) concernent la région sud du Brésil, à une échelle plus générale. Néanmoins, la division climatique proposée par Nimer (1979) pour l’Etat du Paraná est relativement semblable à l’étude précédente, avec quelques changements dans l’aire côtière et au nord-ouest, à la transition des climats subtropicaux et tropicaux. Au-delà de ces différences, la contribution majeure des études de Nimer a été la prise en compte de la climatologie dynamique, en décrivant le rôle joué par les masses d’air dans la distribution des climats au sud du Brésil.

A partir des ces deux études climatologiques, il est possible d’affirmer que la distribution des climats dans l’Etat du Paraná est conditionnée par deux facteurs principaux : la dynamique des masses d’air et l’orographie.

La dynamique des masses d’air joue un important rôle dans le volume des précipitations tombant sur l’Etat du Paraná. Selon Galvani et Azevedo (2003), la Masse Polaire Tropicale qui traverse le centre-sud du Brésil fournit une importante contribution aux totaux pluviométriques mesurés dans cette région. Nimer (1979) affirme que la partie ouest du Paraná présente une variabilité pluviométrique plus importante du fait du passage des fronts polaires.

Les fronts polaires sont formés aux hautes latitudes du continent sud-américain et précédent l’arrivée de l’air polaire, en apportant beaucoup d’instabilité au centre-sud du Brésil. L’arrivée de ces fronts se produit toute l’année, mais pendant les mois d’hiver le déplacement des systèmes de pression vers le nord permet aux fronts d’avancer plus à l’intérieur du territoire brésilien. Pendant l’été, les fronts traversent le territoire du Paraná selon une direction sud-ouest – nord-est et se dissipent dans l’océan, près du littoral de l’Etat de São Paulo. Pendant l’hiver, ils traversent le Paraná selon une direction sud–nord. Parfois ces fronts utilisent la vallée du Fleuve Paraná comme un couloir, ce qui permet à ces systèmes d’avancer encore plus au nord, parfois jusqu’à l’Amazonie.

La distribution des pluies est contrôlée aussi par la topographie. L’Etat du Paraná possède trois importantes lignes orographiques : la Serra do Mar et les escarpements du 2ème et 3ème Plateaux. La Serra do Mar est une importante chaîne cristalline localisée dans la région côtière du Paraná, avec des altitudes qui dépassent les 1 800 mètres. Les vents humides de la Masse Tropicale Atlantique sont bloqués par cette forte barrière orographique qui retient une grande partie de cette humidité. Ainsi, les totaux pluviométriques les plus élevés du Paraná, qui dépassent les 3 600 mm annuels, sont-ils observés sur le flanc oriental de la Serra do Mar. Est remarquable aussi le rôle joué par les escarpements des 2ème et 3ème Plateaux. L’escarpement du 2ème Plateau, appelé aussi escarpement dévonien, possède la forme d’une cale, et traverse le territoire du Paraná selon les directions sud-est/nord-ouest et sud-ouest/nord-est ; il présente des altitudes qui culminent à 1 200 mètres, et les totaux pluviométriques annuels dans ce secteur peuvent dépasser les 1 500 mm. L’escarpement du 3ème Plateau, appelé aussi Serra da Esperança, possède la forme d’une cale un peu plus ouverte, et traverse le Paraná selon les directions sud-est/nord-ouest et sud-ouest/nord-est. Les altitudes du sommet de l’escarpement dépassent 1 200 m et les précipitations totales annuelles peuvent excéder les 1 600 mm. Dans la partie sud du 3ème Plateau, sur le bloc du Plateau de Palmas, les altitudes sont autour de 1 000 mètres, et les précipitations totales annuelles dépassent les 2 100 mm. Sur le reste du 3ème Plateau, les précipitations varient entre 1 400 mm et 2 000 mm annuels.

Le bassin versant de l’Ivaí est disposé sur le territoire du Paraná selon une direction préférentielle sud-est/nord-ouest, et est recoupé dans la partie nord par le Tropique du Capricorne. La distribution des climats dans le bassin versant suit bien les zones climatiques, mais se calque principalement sur les contrôles orographiques. Il est important de rappeler que l’escarpement du 3ème Plateau, une importante ligne orographique, traverse le bassin versant, ce qui a une influence sur la distribution des précipitations et des types de climats.

Pour l’étude des climats dans le bassin versant de l’Ivaí, il convient de se concentrer principalement sur le volume et la distribution des précipitations parce que, dans les régions tropicales, les précipitations sont un des éléments qui présentent la plus grande variabilité saisonnière et inter annuelle.

Selon Andrade (2003) et Andrade et Nery (2003), le bassin versant de l’Ivaí présente des saisons humides et sèches bien définies (Figure 23). Les six mois les plus pluvieux sont compris entre septembre et février, et les précipitations mensuelles moyennes dépassent toujours les 140 mm. Le trimestre le plus pluvieux couvre les mois de décembre à février. Pendant ce trimestre, se produisent de 6 à 12 jours de pluie par mois. Les six mois estivaux vont de mars à août, et le trimestre le plus sec de juin à août. Pendant ce trimestre, se produisent de 3 à 8 jours de pluie par mois.

Dans le cas du bassin versant de l’Ivaí, la variabilité pluviométrique n’est pas élevée, l’amplitude de précipitations étant comprise entre 400 mm et 600 mm. Le secteur doté de la plus forte amplitude se trouve dans la partie centrale du bassin versant, du coté sud de l’Ivaí, sur la ligne de partage des eaux, aux alentours des communes de Campo Mourão et Mamborê (ANDRADE, 2003 ; ANDRADE et NERY, 2003).

En considérant les précipitations totales (Figure 24), le bassin de l’Ivaí peut être séparé à première vue en deux secteurs : un secteur plus arrosé, entre les sources des rivières Dos Patos et São João et l’escarpement du 3ème Plateau, avec des précipitations totales annuelles au-dessus de 1 600 mm ; et un secteur moins arrosé, qui va de la transition du 3ème Plateau à la confluence du Paraná, où les précipitations totales annuelles vont de 1 400 mm à 1 600 mm.

Le rôle joué par la topographie dans la distribution des précipitations sur le bassin versant de l’Ivaí est net. Sur les cartes et profils pluviométriques (Figure 24, 25 et 26), on observe que les secteurs les plus élevés correspondent aux secteurs dotés des plus fortes précipitations totales. On observe aussi que les courbes de précipitations de 1 600 et 1 700 mm sont sujettes à des inflexions dans les secteurs proches des marges du bassin versant, en raison de l’effet orographique des surfaces plus élevées. Ainsi, les endroits les plus arrosés du bassin versant ne sont-ils pas les sources, mais la bordure de l’escarpement du 3ème Plateau et la ligne de partage des eaux qui longe la commune de Mamborê, au sud du bassin versant.

Andrade et Nery (2003) ont élaboré une classification des 19 stations de mesure pluviométrique du bassin de l’Ivaí, en utilisant comme méthode de découpage l’analyse multivariée. A partir des résultats de cette analyse, le bassin versant de l’Ivaí a été divisé en quatre groupes homogènes de précipitations (Figure 27). On observe que les Groupes I, III et IV sont disposés selon un gradient amont-aval de précipitations. Le Groupe II caractérise les stations de mesure qui se trouvent dans la partie sud du bassin versant, proche de la commune de Mamborê, où sont enregistrés des totaux pluviométriques élevés.

Selon Andrade et Nery (2003) les totaux pluviométriques annuels dans le bassin versant de l’Ivaí subissent l’influence des événements El Niño et La Niña. Dans les années d’occurrence d’un des ces phénomènes, considérées comme des années anormales, la variabilité des précipitations est remarquable. Pendant les années d’El Niño, lorsque les eaux tropicales de l’Océan Pacifique se réchauffent, le nombre de jours de pluie dans le bassin versant peut augmenter en plus de 30 %. Pendant les années d’occurrence de La Niña, lorsque les eaux de l’Océan Pacifique se refroidissent, le nombre de jours de précipitation enregistre une nette réduction, qui peut atteindre 20 % (ANDRADE 2003 ; ANDRADE et NERY, 2003 ; NERY et al., 2004 ; NERY et al., 2005).

Outre les précipitations, un autre élément climatique possède une grande importance dans le bassin versant de l’Ivaí : les gelées. Les gelées se produisent quand la température du point de rosée de l’air est au-dessous de 0° C, et le vapeur d’eau passe directement du stade gazeux au stade solide, avec la formation de cristaux de glace sur les surfaces refroidies (KIM et al., 2003). On peut distinguer trois facteurs de formation des gelées : le rayonnement, l’advection et l’évaporation (METEO FRANCE, 2006). Les gelées de rayonnement sont liées au refroidissement du sol et de la couche d’air proche du sol, en raison d’un bilan négatif de radiation. Ces gelées se forment sous conditions de vent faible ou absent, de ciel clair, sans couverture de nuages. En recouvrant le sol de cristaux de glace, la végétation et d’autres surfaces refroidies, ce genre de gelée est qualifié de gelée blanche. Les gelées d’advection se forment avec l’arrivée d’une masse d’air froid et sec, en général accompagnée de vents forts. Le refroidissement se passe de façon très rapide et les dégâts sur la végétation sont en général plus intenses. Ce type de gelée est appelé aussi gelée noire à cause de l’apparence de la végétation qui semble morte après un événement de ce type, mais aussi à cause du caractère destructif de cet événement. Enfin les gelées d’évaporation sont dues au refroidissement provoqué par l’évaporation de l’eau d’un sol humide quand ce sol est recouvert par une couche d’air plus sèche (GRODZKI et al., 1996 ; KIM et al., 2003 ; METEO FRANCE, 2006).

L’occurrence de gelées dans l’Etat du Paraná pendant l’hiver est assez fréquente. Quelques événements ont marqué la mémoire des citoyens paranaenses. Le Paraná a connu de très fortes gelées, principalement dans les années 1942, 1964, 1969, 1975 et 1979. La gelée du 18 juin 1975 a été particulièrement remarquable, parce qu’elle a détruit pratiquement la totalité des plantations de café du nord-ouest de l’Etat.

Des études sur les gelées au Paraná ont été faites par Maack (1968) et Nimer (1979). Quelques essais de délimitation de régions homogènes d’occurrence de gelées ont été réalisés, mais la diversité d’altitude et d’exposition au soleil rend cette tâche difficile (KIM et al., 2003). Plus récemment, des études sur les gelées se sont concentrées sur la distribution de ces événements dans l’année et sur leur probabilité d’occurrence.

Dans le bassin versant de l’Ivaí, les gelées surviennent le plus souvent sur les territoires de rive gauche. Dans la partie amont du bassin versant, où les températures sont plus basses en raison de l’altitude, les gelées sont aussi très fréquentes. Selon Kim et al. (2003), pour la période de 1976 à 2000, 331 gelées on été observées par la station de la commune de Guarapuava, qui se trouve en dehors du bassin versant, sur l’escarpement du 3ème Plateau, à 40 km à l’ouest des sources de l’Ivaí. Pour la même période, seulement 76 gelées ont été observées dans la commune d’Apucarana, également proche de l’escarpement du 3ème Plateau, mais située plus au nord. La période d’occurrence des gelées est comprise entre mai et septembre, mais peut s’élargir aux mois d’avril et novembre dans les endroits les plus froids. De toute façon, la plupart des événements se passent pendant les mois de juillet et juin, respectivement (GRODZKI et al., 1996).