Soutenance mémoire
Caractéristiques physiques et climatiques de l’Afrique de l’Ouest
Relief
La topographie de l’Afrique de l’Ouest se caractérise par un relief relativement plat avec une altitude moyenne inférieure à 500 m . le massif du Fouta Djalon à l’Ouest, le plateau de Jos au centre Est, le plateau de l’Adamaou au Sud-Est et le massif de l’Aïr, le massif de Hoggar et le massif de Tibesti au Nord. Ces deux derniers massifs se trouvent à la bordure de la région ouest africaine. Ces plateaux sont des ensembles de plaines et de collines avec des sommets très élevés (Grandin, 1973). Le point culminant du Fouta Djalon est le mont Loura qui atteint 1 515 m d’altitude et le sommet du plateau de Jos est à 2 010 m d’altitude. Sur les hauts plateaux de l’Adamaoua (Poudjom Djomani et al., 1997), les principaux sommets sont surtout des massifs volcaniques tels que le Mont Cameroun (Déruelle et al., 1987), volcan toujours en activité (4095 m), le Mont Manengouba (2396 m), les Monts Bamboutos (2740 m) et le Mont Oku (3008 m). Le point culminant du massif de l’Aïr (Gallaire, 1995) est le mont Idoukal-n-Taghès sur les monts Bagzane avec 2022 m d’altitude. Le Hoggar au Sud de l’Algérie, culmine à 2 918 m et le Tibesti du coté tchadien culmine à plus de 3 415 m d’altitude (Emi Koussi). Considéré comme le château d’eau de la région, le massif du Fouta Djalon (Orange, 1990) est la source d’un important réseau hydrographique dont trois grands fleuves, le fleuve Niger, le fleuve Sénégal et le fleuve Gambie.
Le réseau hydrographique de la région
La topographie peu accidentée de l’Afrique de l’Ouest favorise la formation de grands bassins régionaux dont le troisième grand fleuve de l’Afrique, le fleuve Niger (Dabin and Maignien, 1979). C’est un cours d’eau dont le bassin est partagé par neuf pays (Cameroun, Bénin, Burkina Faso, Côte d’Ivoire, Guinée, Mali, Niger, Nigeria et Tchad) et qui traverse différentes zones climatiques (climat guinéen, climat soudanien, climat sahélien et climat saharien). Le fleuve Niger qui prend sa source dans le Fouta Djalon (Orange, 1990), est long de 4200 km avec un bassin actif qui couvre près de 2 000 000 km² . Ce bassin a d’importants atouts sur le plan hydro-agricole, halieutique, énergétique, de développement économique et social, mais les sécheresses répétées de ces trois dernières décennies et la pression démographique sur les ressources naturelles ont fortement fait baisser son hydraulicité. L’absence de politiques efficaces soucieuses de la préservation de l’environnement a engendré une accélération de la dégradation des terres et des eaux avec notamment un fort ensablement du lit, l’envahissement par des végétaux flottants, et une fragilisation des écosystèmes.
Deux autres grands cours d’eau, la Volta et le fleuve Sénégal (figure 2.3), marquent le réseau hydrographique ouest africain (Dabin and Maignien, 1979). La Volta, d’une longueur de plus de 1850 km et d’un bassin d’une superficie d’environ 400 000 km2, est partagé par le Bénin, le Burkina Faso, la Côte d’Ivoire, le Ghana, le Mali et le Togo (Kasei et al., 2010). Le troisième grand réseau hydrographique est constitué par le fleuve Sénégal qui prend sa source sur le Fouta Djalon. Ce fleuve est long de 1 790 km avec un bassin versant d’environ 337 000 km2 et s’étend sur quatre pays, la Guinée, le Mali, la Mauritanie et le Sénégal. A coté de ces trois grands cours d’eau, nous dénombrons une multitude de petits bassins (figure 2.3) de quelques dizaines à quelques centaines de km2 qui se jettent tous dans l’océan Atlantique. Les systèmes andoréïques sont présents par endroit dans les zones de bassin sédimentaire (Favreau et al., 2009). La principale cuvette est le lac Tchad à la confluence de quatre pays, le Tchad, le Niger, le Nigeria et le Cameroun. D’autres petites cuvettes et zones de dépression (mares et marigots) marquent aussi le réseau hydrographique de l’Afrique de l’Ouest.
Système climatique de l’Afrique de l’Ouest
La description de ce système est présenté par rapport à la circulation atmosphérique générale dont il constitue une composante importante (Weldeab et al., 2007). C’est d’ailleurs par cette circulation générale que l’équilibre atmosphérique se maintient (Gaye, 2002) autour du globe. Le mécanisme climatique ouest africain repose principalement sur l’interaction sol-atmosphère-océan (Lafore et al., 2010) qui détermine la dynamique au sein de la zone de convergence intertropicale (ZCIT) sur la région. La ZCIT est une zone de rencontre entre deux masses d’air dont un vent humide venant de l’Océan Atlantique au Sud et un vent chaud et sec venant du Sahara au Nord (Ramel, 2005). La dynamique de ces vents dépend des activités des zones de dépression (D) et des zones de haute pression de la cellule de Hadley (A) (Ramel, 2005). Les zones de haute pression ou anticyclones sont situées vers les 30° Nord et 30° Sud. La dynamique des vents sur la région se caractérise par une poussée de l’air par l’anticyclone Ste Hélène au Sud et par l’anticyclone saharien au Nord. Ces deux masses d’air circulent dans les basses couches atmosphériques (inférieure à 15 km d’altitude) et portent le nom d’alizé. L’alizé du sud qui traverse l’océan et les zones forestières est chargé en vapeur d’eau et porte le nom de mousson et l’alizé venant du nord en traversant la zone désertique, porte le nom de l’Harmatan (vent chaud et sec) (figure 2.4). D’autre part, l’intensité de l’alizé du sud est fortement influencé par le contraste de température entre le continent et l’Océan Atlantique (Fontaine and Bigot, 1993; Weldeab et al., 2007). La circulation dans les hautes couches atmosphériques est dominée par deux autres grands courants d’air, le Jet d’Est Africain (JEA) dans les couches moyennes de l’atmosphère (500-700 hPa) et le Jet d’Est Tropical (JET) dans la haute atmosphère (100-200 hPa) (Gaye, 2002; Gu and Adler, 2004; Parker et al., 2005). Ces deux courants d’air (figure 2.4) ont un impact significatif sur la pluviosité de la mousson et agissent à contre sens. Un JEA fort et un JET faible entraîne des saisons de pluies avec une faible pluviosité alors que les saisons de pluies avec un faible JEA et un fort JET sont marquées par une forte pluviosité (Mahé and Citeau, 1993). Grist and Nicholson (2001) précisent que la seule intensité du JEA ne suffit pas, la position latitudinale du JEA joue aussi un rôle important dans la pluviosité d’une saison, une position plus au Nord entraîne une forte pluviosité.
Ainsi, selon l’intensité des alizés, la ZCIT se déplace du Sud vers le Nord, du mois de février à mi-août où elle atteint sa position la plus septentrionale à 20°Nord et dans le sens inverse, du Nord vers le Sud, du mois août à mi-janvier où elle atteint sa position la plus méridionale à 5°Nord. C’est ce déplacement de la ZCIT qui gouverne l’alternance des deux saisons (saison sèche et saison des pluies) en Afrique de l’Ouest avec une saison sèche dans les zones situées au Nord de la ZCIT.
Le climat sur le Sahel ouest africain est dominé par deux principales saisons (figure 2.5), la saison des pluies sur la période avril-octobre et la saison sèche sur la période novembre-mars (Sivakumar, 1988; Sultan and Janicot, 2003). Les pluies apportées par le flux de mousson à l’intérieur du continent surviennent sous forme d’événements pluvieux ou orages dont la durée moyenne est inférieure à 12 heures (Lebel and Le Barbé, 1997; Le Barbé and Lebel, 1997). Ces orages peuvent arroser une zone très limitée dans le cas des convections locales ou une zone très étendue dans le cas des convections organisées ou lignes de grains. Les lignes de grains ont un parcourt généralement d’Est en Ouest avec des pluies très intenses (Gaye, 2002). Une étude (Mathon et al., 2002) faite sur le degré carré de Niamey au Niger a montré que les 90% de la pluviométrie annuelle sont générés par des systèmes convectifs de méso-échelle (MCS) dont les 75% sont dus aux lignes de grains. Selon Laurent et al. (1998), les systèmes convectifs de mésoéchelle ont été responsables de plus 80% de la couverture nuageuse convective de la bande sahélienne en 1993.
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Table des matières
1 Introduction générale
1.1 Introduction
1.2 Problématique générale de l’étude
1.3 Problématique de la mobilisation des ressources en eau
1.4 Objectifs de l’étude
1.5 Méthodologie générale de l’étude
1.6 Organisation du rapport
2 Présentation de la zone d’étude et des données
2.1 Caractéristiques physiques et climatiques de l’Afrique de l’Ouest
2.2 Régime climatique et bilan en eau au Burkina
2.3 Présentation des données de l’étude
2.4 Synthèse partielle
3 Changement climatique et modélisation de l’évolution du climat
3.1 Changement climatique global
3.2 Les principaux scénarios du changement climatique
3.3 Généralités sur les modèles climatiques
3.4 Présentation des modèles climatiques régionaux de l’étude
3.5 Synthèse et conclusion partielle
4 Présentation des modèles hydrologiques de l’étude
4.1 Fonctionnement hydrologique des bassins versant et modélisation
4.2 Justification du choix des modèles hydrologiques
4.3 Modèle hydrologique GR2M (version globale)
4.4 Modèle du schéma de surface, ORCHIDEE
4.5 Conclusion partielle
5 Critique des données pluviométriques simulées sur la période 1961-2009
5.1 Tests statistiques de comparaison des caractéristiques
5.2 Description des saisons de pluies observées et simulées
5.3 Correction des biais des données pluviométriques journalières
5.4 Conclusion du chapitre
6 Variabilité pluviométrique récente et prédictions des cinq MCRs au Burkina Faso
6.1 Aperçu général de la situation climatique récente de la zone sahélienne
6.2 Evolution du régime pluviométrique au Burkina Faso
6.3 Conclusion partielle
7 Conclusion générale
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