Impacts climatiques sur les ressources en eau en … · de ces précipitations peut...

Impacts climatiques sur les ressources en eau enAfrique de l'Ouest

Alain DEZETTER

10e École d’étéde l’IEPF et du SIFÉEDu 6 au 10 juin 2006 à Bamako, Mali

Activités humaines et impacts sur le milieu de vie et la santé

Le cycle hydrologique n'a ni commencement, ni finLe moteur du cycle hydrologique : LE SOLEIL

Réchauffement des eaux océaniques qui s'évaporent et retombent sur le sol ou la mer sous forme de précipitations (pluie, neige, grêle, etc.). Une partie de ces précipitations peut s'évaporer en tombant, puis être captée par la végétation, le sol ou les cours d'eau Arrivée de l’eau au sol où elle s'infiltre et devient eaux souterraines. L'excédent qui tombe au sol ruisselle et se retrouve dans les cours d'eau et les lacs et finalement dans la merVégétation capte l'eau par les précipitations (feuilles) ou par le sol. Elle en restitue une partie à l'atmosphère par l'évaporation ou la transpiration

Cycle Hydrologique

Ressources non renouvelables à l'échelle humaine

Cycle hydrologique

1 anHumidité sols

8 joursAtmosphère

16 joursRivières

1 à 17 ansLacs

1400 ansAquifères

1600-9700 ansGlaciers

2500 ansOcéans

Les temps de résidence

Les réservoirs

Source : CNRS

De quelle eau dispose-t-on sur la terre?

Evaluation des ressources en eau

100%1 358 266 000 Volume total

0.0001%1 250Cours d’eau et nappes superficielles

0.001%12 900Atmosphère

0.005%66 650Humidité du sol

0.008%104 100Mers intérieures

0.009%125 000Lacs et réservoirs

0.61%8331000Eaux profondes peu accessibles

2.14%29 158 600Banquises, Glaciers

97.24%1 320 466 500Océans

PourcentageVolume d’eauen km3Les réserves

Principale sourceutilisée!

71% de la surface terrestre

Sources USGS

Combien d’eau douce ?• La terre possède 1 360 000 000 km3

d’eau, soit une tranche d'eau d'une épaisseur de 2650 m sur les continents

• 97.5% eau salée, 2.5% eau douce

• Volume d’eau douce : 32 000 000 km3

soit une tranche d'eau d'une épaisseur de63 m sur les continents

Répartition de l’eau douce

Source : UNESCO

Total de l’eau sur terre

97.5%Eau salée

2.5% eau douce

68.9%

Glace / neige

0.3% Lacs et rivières

29.9%Eaux doucessouterraines

0.9% : Autres :Humidité solPermafrostMarais etmarécages

Irrégularité spatialePrécipitation, évaporation, écoulement

31% des terres émergées sont des grands déserts

Pluviométrie moyenne [1971-2000] Ouagadougou (mm)

0

50

100

150

200

250

Janv Févr Mars Avril Mai Juin Juill Août Sept Oct Nov Déc

,

Pluviométrie (mm) à Ouagadougou en 2004

0

50

100

150

200

250

Janv Févr Mars Avril Mai Juin Juill Août Sept Oct Nov Déc

,

Irrégularité temporelle(entre saisons et entre années)

Eau utilisable par l’homme

Eaux souterraines

Eaux douces – lacs

Cours d’eauToute l’eau sur la terre

0.3% est utilisable par l’homme

99.7% n’est pas utilisable par l’homme

Sources USGS

Quelle quantité d’eau disponible sur la terre est utilisable par l’homme?

Des aménagements nombreux

Il y a plus de 40 000 grands barrages dans le monde tous construits avec un objectif opérationnel mais :

Déplacement de population (60 millions de personnes)

Inondations de surfaces considérables (400 000 km²)

Dégradation des sols cultivés et salinisation

Photo : Paturel - IRD / Barrage de Ziga (Oct. 2002)

Mais aussi : augmentation des maladies tropicales liées à l’eau (malaria, bilharzioses), dégradation de la biodiversité des rivières, augmentation de la dette des nations les plus pauvres, conflits frontaliers ou régionaux.

Débat autour des grands barrages

Quels usagesfait-on de l’eau?

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

Vol

ume

(km

3)

réserv.munic.indust.agric.

Une demande en eau croissante

Source : Nations Unies, 1997

Prélèvements d’eau

1447391170Pays riches131869453

Pays intermédiaires

4591386Pays pauvres

Usage domest. %

Industrie%

Agriculture%

Annuelm3/pers

Source : Banque Mondiale 1992

Les aspects quantitatifs des ressources en eau

Données météorologiques(réseaux nationaux de mesures)

Source : Paturel - IRD

Nombre de stations : précipitations (194 000), évaporation (14 000)

Dégradation sensible du nombre et de la qualité des données collectées

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

40 50 60 70 80

Millésime de la décennie

BURKINA FASO : Lacunes en saison des pluies(en % du temps de saison des pluies)

Climato.

Agromet.

Pluvio.

Synopt.

Source : Banque Mondiale

Données hydrologiques(réseaux nationaux de mesures)

Nombre de stations : débit (64 000), eaux souterraines (146 000), qualité des eaux (44 000)

Source : Gautier, Paturel - IRD

Plate forme d’acquisition automatiqueAvec télétransmission satellite

Matériel de jaugeage (mesure de vitessedu courant), hélice et compteur de tours

Mesurestopographiques

Source : Mahé - IRD

Des stations de mesures mal réparties

Les 2500 stations hydrologiques avec les plus longues séries

Source : I. Shiklomanov, UNESCO

La terre se réchauffe

Anomalies de température (terre + océans)

Source : OMM

La répartition des pluies évolue

Source : IPCC

Source J.E. Paturel et al. (IRD)

Evolution de la pluviométrieannuelle entre 1930 et 1990

Déficits moyens pluviométriques

Pays Déficit (%) Période de rupture

Bénin 19 1968-1970 Burkina Faso 22 1968-1971 Cameroun 16 1969-1971 Centrafrique 17 1968-1969 Côte d’Ivoire 21 1966-1971 Ghana 19 1968-1969 Guinée 20 1969-1970 Guinée Bissau 22 1967-1969 Liberia 25 (*) Mali 23 1967-1970 Nigeria 19 1967-1970 Sénégal-Gambie 25 1967-1969 Sierra Leone 13 (*) Tchad 20 1970-1971 Togo 16 1968-1970

Source E. Servat et al. (IRD)

Incidence sur les écoulements

Nom Poste Bassin

principal

Bassin Rivière Rupture Déficit (%)

Mbasso Comoe Comoe Comoe 1971 -50

Aniassue Pont Comoe Comoe Comoe 1971 -56 Ndjamena Lac Tchad Chari Chari 1971 -51

Lai Lac Tchad Logone Logone 1970 -39

Malanville Niger Niger Niger 1970 -43 Niamey Niger Niger Niger 1970 -34 Douna Niger Niger Bani 1971 -70

Kankan Niger Niger Milo 1979 -36

Eseka Nyong Nyong Nyong 1971 -18 M’Balmayo Nyong Nyong Nyong Rien Rien

Sagon Oueme Oueme Oueme 1967 -42 Logozohe-Pont Oueme Oueme Klou Rien Rien

Semien Sassandra Sassandra Sassandra 1970 -36 Bakel Sénégal Sénégal Sénégal 1967 -50 Oualia Sénégal Sénégal Bakoye 1971 -66 Dapola Volta Volta Volta Noire 1971 -41

Boromo Volta Volta Volta Noire 1971 -46 Bangui Zaïre Oubangui Oubangui 1970 -30 Salo Zaïre Sangha Sangha 1975 -22

Doume Zaïre Sangha Doume Rien Rien

Source E. Servat et al. (IRD)

Précipitations :La moyenne des pluies 1970-1989 inférieure de 190 mm à celle de 1950-1969Ressources en eau : le Niger cesse de couler à Niamey en 1985 pour la première foisLa surface du Lac Tchad est divisée par deuxAgriculture :Le bétail est divisé par 2 au cours des années 80Disparition de certaines cultures d’exportationEnergie :Les barrages à sec sur la Volta en 1998 créent une pénurie d’électricité dans les grandes cités côtièresEconomie :La croissance économique du Ghana est stoppée en 1998

Conséquences des changementsclimatiques en Afrique de l'Ouest

Niger à Koulikoro

-1.00

-0.50

0.00

0.50

1.00

1905

1914

1923

1932

1941

1950

1959

1968

1977

1986

1995

Années

Ecar

ts

Variation des indices pluviométrique (barres) et de l’écoulement (lignes) du Niger à Koulikoro sur la période

1907-1995.

Un paradoxe en milieu sahélien

Bani at Douna 101 600 km²

0100020003000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Months

Dis

char

ge 22-7273-98

1044

Nakambe at Wayen 20 800 km²

0102030405060

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Months

Dis

char

ge 55-72

73-98

605Douna

Wayen

Variabilité Hydro-climatique

Isohyète 750 mm

CE – 62 %P – 16%

CE + 108%P – 19%

Conséquence de l'augmentation des écoulements :

fragilisation des ouvrages de franchissement...

tout comme des ouvrages de retenue d'eau…

Dans les milieux sahéliens, les pluies diminuent,

les écoulements augmentent.

Il faut revoir les « normes hydrologiques »,

et les méthodes associées qui ont permis le

dimensionnement des ouvrages!

Causes principales : le changement climatique et les activités humaines

entraînent une dégradation des premiers centimètres du sol qui contrôlent le ruissellement et l'infiltration en milieu

sahélien.

Quelles causes ?

Apparition de plaque de sol nudébut de dégradation

CroCroûûtestes

Approche hydrologique globale

coefficient de tarissement :

• plus ou moins constant jusque vers 1970

•augmentation ultérieure, jusque vers 0.04 jour-1

1950 1960 1970 1980 1990 10

20

30

40

50 10E-3.j-1

Niger à Koulikoro

Bani à Douna

Niger à Koulikoro (120.000 km2) : entre 1951/60 et 1981/89, les pluies ont baisséde 20 % et les écoulements de 55%

les observations :

Exemple du bassin des Iullemeden

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

80

0

20

40

60

2.50

ANNEE 1996

Pluie journalière (mm)

Niveau de la mare (m)

26-oct 15-déc20-nov01-oct06-sep12-aoû18-jul23-jun29-mai

188.4

188.2

188.0

187.8Niveau de la nappe (m)

recharge de la nappe phréatique

par les mares temporaires

Niger

Mali

Nigeria

Exemple du bassin des Iullemeden

Ecart à la moyenne des pluiesà Niamey (mm)

Hausse moyenne de la nappe(m)

Végétation naturelle

Plateaux latéritiques

Jachère

Cultures

Exemple du bassin des Iullemeden

activités humaines >>>> fluctuations climatiques

multiplication par 10 de la recharge de la nappe

augmentation des réserves souterraines de 10 % en quelques décennies

1950-1960 2000

Recharge: 1-5 mm.an-1 Recharge > 25 mm.an-1

+3.8 m

Bras fossile du fleuve Niger

Remis en eau (barrage de Markala)

Important programme d'irrigation

Hausse de la nappe <> 40 m en 50 ans

Salinisation des sols

Prise en compte de la paléohydrologie pour expliquerles zones de forte/faible Kles zones de forte/faible salinité (sols+nappe)

Exemple du Fala de Molodo

20 km

Impacts sanitaires

L'augmentation des plans d'eau de surface, artificiels (barrages) ou naturels (mares temporaires), multiplie les sites de reproduction pour les parasites.

Au Niger, paralléle observé entre

extension des cultures et

développement du Plasmodium.

Aujourd'hui, la sécheresse météorologique se poursuit au Sahel

-1,6

-1,2

-0,8

-0,4

0,0

0,4

0,8

1,2

1,6

1895

1900

1905

1910

1915

1920

1925

1930

1935

1940

1945

1950

1955

1960

1965

1970

1975

1980

1985

1990

1995

2000

Indi

ce d

e pl

uie

Indices de pluie au Sahel de 1896 à 2002 (Mahe et L’Hôte, 2003)

31 - 60 = Humide

68 - 00 = Sèche

Rupture climatique autour des années 70 Déficit de -15 à -40% pour la période sèche

Quelle quantité d'eaupour demain ?

Le réchauffement devrait se poursuivre…

Source : IPCC

le niveau de la mer continuer àaugmenter …

Source : IPCC

(d(d’’apraprèès s ArnellArnell, 1999), 1999)

mais les conséquences sur les écoulements sont plus complexes et les modèles renvoient des images

contrastées de leur évolution future …

Variation de l'écoulement annuel entre la période actuelle et 2080

Scenarii ClimatiquesÉvolution des précipitations sur l’Afrique de l’Ouest et Centrale

2020

2080

2050

-100 à --80-80 à -60-60 à -40-40 à -20-20 à -5-5 à 55 à20 à 4040 à 6060 à 8080 à 100100 à 1500

Taux de variation (%)

20

Scenarii Climatiques

situation 1 situation 2 situation 3 situation 4

Évolution des débits moyens annuels

Lorsque l'homme aura coupé le dernier arbre,pollué la dernière goutte d'eau,

tué le dernier animalet pêché le dernier poisson,

alors il se rendra compte que l'argent n'est pas comestible.

(proverbe indien)

Merci de votre attention