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Charlotte Lécuyer

Étudiante à Agrocampus-‐Ouest en stage à l’Institut de recherche pour le développement

Évolution de la désertification en Afrique de l’Ouest

Rapport effectué dans le cadre d’un stage de Master 1 d’agronomie à l’Institut de recherche pour le développement

Ce stage, d’une durée de deux mois, a été réalisé dans le service Cartographie du centre IRD France-‐Nord situé à Bondy. Dans le schéma de ma formation, ce stage s'inscrit dans la compréhension du

fonctionnement de l'entreprise. Il a été cependant important pour moi de valoriser ce stage par le rendu d’un travail sur le thème de la désertification, thème qui avait été convenu avec Mme Corinne

Rouland-‐Lefèvre, directrice du centre IRD France-‐Nord.

Janvier-‐février 2012

2

Source : FAO, Ch. Earth

Photographie 1 : Végétation anéantie dans une région affectée

par la sécheresse, sol Dior, Sénégal

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Sommaire

Remerciements ______________________________________________________________________________________________________________________________1 6

Index______________________________________________________________________________________________________________________________________________ 117

Glossaire _______________________________________________________________________________________________________________________________________ 118

Introduction : Quelques chiffres ________________________________________________________________________________________________ 111

I. La désertification : termes, concepts, origine et effets ________________________________________________________ 115 1 -‐ Le sol, le support de la désertification _________________________________________________________________________________________ 115

2 -‐ Définition du terme de désertification ________________________________________________________________________________________ 116

3 -‐ Les facteurs de la désertification _______________________________________________________________________________________________ 121

4 -‐ Des impacts très divers de la désertification sur son environnement __________________________________________________ 124

5 -‐ Quelques exemples de moyens de lutte ______________________________________________________________________________________ 129

6 -‐ D’autres termes rattachés à la désertification _______________________________________________________________________________ 131

II. Le cadre spatiotemporel de l’étude ______________________________________________________________________________________ 134 1 -‐ Qu’est-‐ce que l’Afrique de l’Ouest ? ___________________________________________________________________________________________ 134

2 -‐ Description des trois paramètres principaux pour évaluer le risque de « désertification » -‐ Cas de l’Afrique de l’Ouest _______________________________________________________________________________________________________ 134 a) Le climat et ses fluctuations ___________________________________________________________________________________________________ 134 b) e type de sol ______________________________________________________________________________________________________________________ 138 c) Les activités humaines __________________________________________________________________________________________________________ 142

3 -‐ La désertification : avec quelle échelle de temps étudier l’évolution de la désertification ? _____________________ 144

III. La télédétection, un outil indispensable à l’observation de la Terre _______________________________ 146 1 -‐ Un bref historique de la télédétection_________________________________________________________________________________________ 146

2 -‐ Propriétés physiques utilisées en télédétection_____________________________________________________________________________ 146

3 -‐ Les éléments du système de télédétection satellitaire ____________________________________________________________________ 152

4 -‐ Obtention et caractéristiques des images satellitaires ____________________________________________________________________ 156

5 -‐ Évaluation de la désertification des sols et de la végétation _____________________________________________________________ 158 a) Un exemple de méthode pour cartographier la dégradation des sols ________________________________________________ 158 b) Visualisation de l’état d’un sol ________________________________________________________________________________________________ 162 c) La végétation et l’eau par télédétection ____________________________________________________________________________________ 164

IV. Étude de cas : la réserve de faune de l’Oti et le parc national de la Kéran (Togo) _________ 166 1 -‐ Pourquoi cette idée ?______________________________________________________________________________________________________________ 166

2 -‐ Brève description du Togo et de la zone d’étude ___________________________________________________________________________ 168

3 -‐ La recherche d’images satellitaires_____________________________________________________________________________________________ 172

4 -‐ Premières analyses à l’aide du logiciel ArcGIS _______________________________________________________________________________ 178

5 -‐ La déforestation de la réserve observée sur les images ___________________________________________________________________ 179

6 -‐ Quelles causes à la déforestation de la zone ? ______________________________________________________________________________ 184

7 -‐ Quelques solutions possibles ____________________________________________________________________________________________________ 188

4

Conclusion ____________________________________________________________________________________________________________________________________ 190

Bibliographie Bibliographie et filmographie – partie I _____________________________________________________________________________________________________ 191

Bibliographie – partie II _________________________________________________________________________________________________________________________ 192

Bibliographie – partie III ________________________________________________________________________________________________________________________ 193

Bibliographie – partie IV ________________________________________________________________________________________________________________________ 194

Liste des illustrations___________________________________________________________________________________________________________________ 196

Annexes ________________________________________________________________________________________________________________________________________ 100

5

Source : Dalli, env. printemps 1990

Photographie 2 : Champ de mil durant la saison sèche,

après que le fermier ait enlevé les tiges de mil (14° 15' 10" Nord et 8° 52' 00" Est)

6

Remerciements

La réalisation de ce rapport a été possible avec l’aide de plusieurs personnes, à qui je souhaiterais témoigner toute ma gratitude et ma reconnaissance.

Je voudrais, tout d’abord, remercier Mme Corinne Rouland-‐Lefèvre, directrice du centre IRD France-‐Nord, qui m’a permis d’effectuer ce stage dans le cadre autant agréable que renommé qu’est

celui de l‘Institut de recherche pour le développement.

Je suis également très reconnaissante envers Mme Marcia Mathieu de Andrade, directrice du service Cartographie, pour son aide et ses conseils qui ont participé à mon encadrement.

Sur le côté pratique de mon stage, je désire remercier M. Rainer Zaiss, géographe, ainsi que M. Marc Lointier, hydrologue, qui m’ont tous deux appris à mieux maîtriser les outils de

télédétection et les Systèmes d’informations géographiques.

Je souhaiterais exprimer toute ma reconnaissance à M. Pierre Brabant, pédologue travaillant sur la désertification, qui a accepté de m’épauler durant toute la période de stage et qui a, de ce fait,

rendu ce projet possible.

Je remercie, de même, M. Richard Escadafal, M. Jean-‐Claude Leprun et M. Jean-‐Pierre Montoroi, pédologues, qui m’ont apporté des conseils précieux sur l’orientation que pouvait prendre ce travail.

Je voudrais témoigner toute ma reconnaissance à Mme Annick Aing, photographe à l’IRD,

pour m’avoir permis de découvrir la vie du centre ainsi que de nombreuses personnes de diverses professions travaillant à Bondy.

Enfin, je souhaite remercier toutes les personnes que j’ai pu rencontrer à l’IRD et qui ont tout fait pour rendre ce stage le plus profitable possible.

7

Index

CLD : Convention de lutte contre la désertification

CSFD : Comité scientifique français de la désertification

FAO : Food and Agriculture Organization

INRA : Institut national de la recherche agronomique

OCDE / OECE: Organisation de coopération et de développement économiques

ONU : Organisation des Nations unies

OSS : Observatoire du Sahara et du Sahel

PNUD : Programme des Nations unies pour le développement

ROSELT : Réseau d’observatoires de surveillance écologique à long terme

USD : United-‐States Dollar

USGS : United-‐States Geological Survey

WWF : World Wildlife Fund

8

Glossaire

Absorption : absorption de l’énergie des différentes longueurs d’ondes par les grosses molécules de

l’atmosphère 28.

Bien public mondial : bien que tout le monde peut consommer et sa consommation par une personne ne pénalise pas sa consommation par d’autres personnes 11.

Capital naturel : « ensemble des services rendus par l’environnement et les ressources naturelles : les stocks d’énergie et d’actifs minéraux et les ressources renouvelables comme l’eau, l’air, la

végétation, les sols » (Faucheux et Noël, 1995. Économie des ressources naturelles et de l’environnement, Armand Colin).

Dégradation (au sens large) : processus qui réduit ou détruit la capacité des terres pour la production agricole, végétale et animale, et pour la production forestière.

Dégradation (au sens strict) : « processus qui se produit quand le sol est dégradé sur place, il n’y a

pas de déplacement ni de perte de matière » 3.

Désertification : « le terme désertification désigne la dégradation des terres dans les zones arides, semi-‐arides et sub-‐humides sèches par suite de divers facteurs, parmi lesquels les variations climatiques et les activités humaines » (chapitre 12 de l’Agenda 21 et dans l’article 1 de la

Convention des Nations unies).

Diffusion : interaction entre le rayonnement incident et les particules. Il y a déviation du rayonnement par rapport à sa trajectoire initiale 28.

Effet hors site : conséquences physiques et socio-‐économiques qui se manifestent à une distance variable des sites atteints par la dégradation et sont le plus souvent défavorables aux activités

humaines 3.

Érodabilité : « la sensibilité d'un sol à l'arrachement et au transport des particules qui le composent » 18.

Érosion : « tout ou une partie du sol est déplacée hors du site où il se trouve, sur une distance

variable, par l’action de l’eau, du vent, de la gravité ou encore des outils agricoles ou des aménagements humains » 3.

28 – Chaque nombre correspond à une référence bibliographique citée dans la bibliographie en fin d’ouvrage.

9

Indicateur : « paramètre ou une valeur, calculée à partir de paramètres, donnant des indications sur

ou décrivant l’état d’un phénomène, de l’environnement ou d’une zone géographique, d’une portée supérieure aux informations directement liées à la valeur d’un paramètre» (OCDE, Indicateurs d’environnement, 1994).

Longueur d’un cycle d’une onde : distance entre deux crêtes successives d’une onde 28.

Orbite : trajectoire effectuée par un satellite autour de la Terre 28.

Qualité du sol : « capacité d’un sol à fonctionner pour soutenir la productivité biologique, maintenir

la qualité de l’environnement et promouvoir la santé des plantes, des animaux et la santé humaine » 13*.

Réflectance : pourcentage de rayonnement réfléchi 25.

Réflexion diffuse : réflexion qui se fait uniformément dans toutes les directions (cas de surfaces rugueuses) 28.

Réflexion spéculaire : réflexion des ondes dans une même direction 28.

Résilience du sol : « force ou résistance du sol face aux chocs (fortes pluies, forts vents…) » 13.

Résolution radiométrique : sensibilité à l’intensité de l’énergie électromagnétique 28.

Résolution spatiale : dimension du plus petit élément (pixel) discernable à la surface de la Terre 22.

Résolution spectrale : nature des bandes spectrales dans lesquelles les mesures vont être faites

(nombre et position dans le spectre) 22.

Sécurité alimentaire : « quand toute la population, en tout temps, a un accès physique et économique à une nourriture suffisante, saine et nutritive qui satisfait leur besoins nutritionnels et leurs préférences alimentaires pour mener une vie saine et active » (FAO).

Sensibilité du sol : « fragilité ou sensibilité de la baisse de production par quantité unitaire de

dégradation » 13 ou encore, elle peut être définie comme le degré de résistance d’un sol à l’effet défavorable ou favorable d’une activité humaine sur ses fonctions essentielles. Plus un sol est sensible, plus sa vitesse de dégradation (ou d’amélioration) est rapide (Pierre Brabant).

Signature spectrale : rotation du satellite autour de la Terre plus ou moins vite et selon différentes

orbites22.

Sol : « partie superficielle de la croûte terrestre, à l’état naturel ou aménagé pour le séjour de l’homme » (D’après le Petit Robert, Dictionnaire de la langue française, 1990) « produit de l’altération, du remaniement et de l’organisation des couches supérieures de la croûte terrestre

sous l’action de la vie, de l’atmosphère et des échanges d’énergie qui s’y manifestent ». (Lozet et Mathieu, 1990).

Sub-‐humide : zone défini par une pluviométrie maximale et une durée de la période sèche (une seule période sèche).

10

Télédétection : « ensemble des connaissances et techniques utilisées pour déterminer des

caractéristiques physiques et biologiques d’objets par des mesures effectuées à distance, sans contact matériel avec ceux-‐ci » (Journal officiel du 11 décembre 1980).

Terre : « élément solide qui supporte les êtres vivants et leurs ouvrages, et où poussent les végétaux » (d’après le Petit Robert, Dictionnaire de la langue française, 1990) « partie de la

surface terrestre qui englobe toutes les composantes naturelles, normalement stables ou ayant une dynamique cyclique prévisible, qui sont situées au-‐dessus et au-‐dessous de cette surface. Ces composantes sont le sol, l’atmosphère et le climat 3, les formes du modelé, le matériau original

du sol, l’eau, la faune, la végétation, les résultats d’activités humaines présentes ou passées, dans la mesure où elles ont des conséquences significatives sur l’utilisation actuelle et future du terrain par l’Homme » (P. Brabant, dans Le sol des forêts claires du Cameroun. Exemple d’étude

d’un site représentatif en vue de la cartographie et de l’évaluation des terres. Tome 1, 544 p. Tome 2, 278 p. IRD, Paris).

Terre arable : terre qui peut être labourée et donc cultivée.

Zone sèche : « toutes les régions terrestres où la pénurie d’eau limite la production de cultures, de fourrage, de bois et autres services fournis par l’écosystème » 4.

11

Après une brève introduction montrant l’importance de la désertification, tant dans son

ampleur mondiale que par ses conséquences sur la population, nous aborderons différentes idées pour tenter de répondre partiellement à la problématique « Évolution de la désertification des sols en Afrique de l’Ouest ». Pour cela, l’exposé prendra différentes directions. Tout d’abord, nous nous

intéresserons à la question de la désertification : qu’est ce que la désertification ? Comment apparaît-‐elle ? Quelles sont ses conséquences ? Comment peut-‐on lutter contre la désertification ? La seconde partie consistera à définir le cadre spatiotemporel de la problématique, afin de délimiter

très succinctement les terres affectées par la désertification en Afrique de l’Ouest. Dans une troisième partie, nous nous arrêterons sur un outil indispensable pour l’étude de la désertification à une telle échelle : la télédétection. Après cette partie très théorique qui retracera les grands

principes de la télédétection, nous étudierons une zone d’Afrique de l’Ouest actuellement soumise à la désertification sous forme de déforestation : le parc national de la Kéran et la réserve de faune de l’Oti (Togo). Pour cela, nous nous servirons d’images satellitaires qui subiront différents traitements.

Introduction : Quelques chiffres

Afin d’introduire cet exposé sur la désertification dans un cadre spatiotemporel donné, il est

important de présenter quelques chiffres montrant à quel point la question de la désertification devient un sujet préoccupant actuellement, tout comme ses répercussions sur notre futur.

La désertification est aujourd’hui un problème de dimension planétaire. Tous les continents sont affectés par la désertification, cependant, les ampleurs sont différentes d’un continent à l’autre.

La désertification et ses impacts sont plus préoccupant dans les régions arides, semi-‐arides et sub-‐humides sèches. Les terres arides représentent 40 % des terres de la surface terrestre (2007) 12. Trois continents possèdent un grand nombre de zones arides : l’Afrique qui détient 37 % des zones arides

mondiales, l’Asie avec 33 % et l’Océanie dont l’Australie possède 14 % des zones arides 11, 10 (graphe 1). Par exemple, il y a 18 millions de km2 de désert au total parmi lesquels 7,7 millions se situent au niveau du Sahara 3.

En 2000, 70 % des terres arides menacées étaient déjà soumis à la désertification, soit

3,6 milliards d’hectares 11. Sur ces 3,6 milliards d’hectares, 93 % étaient occupés par des pâturages, 6 % par des cultures pluviales et 1 % par des cultures irriguées11. Dans les zones arides elles-‐mêmes, les surfaces touchées par la désertification peuvent varier de 19,5 % lorsqu’il y a dégradation des sols

seule à 69,5 % en cas de dégradation des sols et de la végétation 11.

Il existe différentes classifications des terres touchées par la désertification. Il existe aussi plusieurs stades de désertification : réversible, sévère et irréversible. 76 % des terres dégradées le seraient de manière irréversible 11 et 10 à 20 % des terres arides souffrent d’une sévère

dégradation 12. Ce nombre marquant de terres affectées par une sévère désertification est dû au fait que le sol est une ressource non renouvelable, en tout cas à l’échelle humaine, car il faut 100 000 ans pour former 1 mètre de terre arable* et seulement 25 ans pour éroder cette même

couche 3.

* Les mots suivis de cet astérisque sont définis dans le glossaire en début d’ouvrage

12

Source : CSFD, dossier 5

Graphe 1 : Répartition des terres sèches par continent


Tableau 1 : Quelques chiffres concernant les ressources mondiales en terres

13

L’un des problèmes existants réside en la disponibilité de la terre. C’est une ressource en

constante diminution. Seuls 30 millions de km2 de terres sont des terres arables soit seulement 5,8 % de la superficie de la planète 3 (tableau 1). C’est la seule superficie dont les hommes disposent pour se nourrir. Cela représente 23,5 % des terres émergées exploitables soit 55 fois la France en

superficie 3. Selon la FAO, à l’heure actuelle, seulement 45 % des terres arables disponibles sont exploitées ; le reste des terres étant en friche ou sous végétation naturelle 3.

En addition à ce faible nombre de terres arables, la détérioration des terres due à la désertification diminue encore la superficie des terres disponibles pour l’agriculture et donc

l’alimentation. Pour donner un exemple, la dégradation sévère des terres affecte aujourd’hui 250 millions de personnes dans les pays en voie de développement. La désertification se répercute alors directement sur la sécurité alimentaire 13. Celle-‐ci est définie de la façon suivante, la sécurité

alimentaire est satisfaite « quand toute la population, en tout temps, a un accès physique et économique à une nourriture suffisante, saine et nutritive qui satisfait leur besoins nutritionnels et leurs préférences alimentaires pour mener une vie saine et active » (FAO). Actuellement, plus d’un

milliard de personnes souffre d’insécurité alimentaire 13, et ceci a lieu surtout au « sud » car 60 % des communautés rurales des tropiques et subtropiques sont aujourd’hui affectées par le déclin de leur propre production alimentaire 13 (carte 1). En 1996, le Sommet alimentaire mondial a lieu à

Rome. Il vise à diviser par deux le nombre de personnes souffrant de sous-‐nutrition dans les pays de faibles revenus. Depuis 2000, ce but fait également partie des « Objectifs du millénaires », prévus d’être atteints en 2015. Afin d’avoir des mesures cohérentes, les mesures environnementales

doivent aller de pair avec les politiques de développement.

Les constats sont alarmants concernant la désertification des sols, particulièrement en Afrique. Si nous ne réagissons pas, d’ici 2050, environ 2/3 des terres cultivables aujourd’hui en Afrique seront devenues non productives 1. Ceci serait dû à la forte demande de terre et à la forte

compétition sur l’eau. La situation ne s’améliore pas et est encore loin de s’améliorer d’elle-‐même puisque la population augmente et elle a besoin de plus en plus de terre pour se nourrir.

14

Carte 1 : Risque de sécurité alimentaire

15

I. La désertification : termes, concepts, origine et effets

Afin d’éviter certaines confusions de termes concernant le support étudié qu’est le sol, nous

allons commencer par voir quelques fonctions et rôles de celui-‐ci avant de nous plonger dans la désertification.

1. Le sol, le support de la désertification

Le terme de « sol »* est très souvent confondu et utilisé à tout va, tout comme le terme de « terre »*, ne sachant pas quelles différences peuvent exister entre ces deux mots. D’ailleurs, le

dictionnaire ne fait pas de différence nette entre les deux termes : « terre » désigne un « élément solide qui supporte les êtres vivants et leurs ouvrages, et où poussent les végétaux », alors que le mot « sol » est défini comme la « partie superficielle de la croûte terrestre, à l’état naturel ou aménagé

pour le séjour de l’homme » (d’après le Petit Robert, Dictionnaire de la langue française, 1990). Cependant, le concept de « terre » est plus large que celui de sol. M. Brabant, pédologue connu pour son travail sur la désertification définit le terme de « terre » comme la « partie de la surface terrestre

qui englobe toutes les composantes naturelles, normalement stables ou ayant une dynamique cyclique prévisible, qui sont situées au-‐dessus et au-‐dessous de cette surface. Ces composantes sont le

sol, l’atmosphère et le climat, les formes du modelé, le matériau originel du sol, l’eau, la faune, la végétation, les résultats d’activités humaines présentes ou passées, dans la mesure où elles ont des conséquences significatives sur l’utilisation actuelle et future du terrain par l’Homme » (P. Brabant, Le

sol des forêts claires du Cameroun. Exemple d’étude d’un site représentatif en vue de la cartographie et de l’évaluation des terres. Tome 1, 544 p. Tome 2, 278 p. IRD, Paris). Le sol est alors en lui-‐même l’objet principal du concept de « terre ».

Dans ce rapport, c’est par conséquent, au terme de « sol » que nous nous intéresserons pour

répondre à la problématique. Le sol est défini comme le « produit de l’altération, du remaniement et de l’organisation des couches supérieures de la croûte terrestre sous l’action de la vie, de l’atmosphère et des échanges d’énergie qui s’y manifestent » (image 2, encadré 1). (Lozet et Mathieu,

1990). Le sol est une ressource non renouvelable du fait qu’il faut de très nombreuses années pour le reformer. Il possède aussi la caractéristique de ne pas être transportable, comme c’est le cas du pétrole par exemple. Ce n’est pas une marchandise, car il n’a pas d’utilité commerciale. De plus, le

sol possède la particularité d’être une ressource vivante, à cause des phénomènes évolutifs et de la biosphère qu’il renferme. La surface des sols a la particularité d’être une interface entre deux milieux très différents que sont l’atmosphère et la Terre 4. Cette particularité renforce son importance quand

aux problèmes de pollution par exemple. Le sol possède sept fonctions principales 3 qui lui permettent d’assurer différents rôles : il est un support pour les plantes et pour les constructions, c’est une banque d’éléments nutritifs pour les plantes, un régulateur de température, un réservoir

pour l’eau, un épurateur biologique et il possède un stock de carbone (fonctions définies par M. Brabant). Cependant, ces fonctions, qui ont un rôle plutôt positif pour l’écosystème qu’il soutient, peuvent devenir négatives pour celui-‐ci. L’exemple le plus parlant est le stockage de produits

toxiques, nocifs pour la faune et la flore.

16

Le sol a la propriété de faire partie du capital naturel. Le capital naturel est l’ensemble des

services rendus par l’environnement et les ressources naturelles : les stocks d’énergie et d’actifs minéraux et les ressources renouvelables comme l’eau, l’air, la végétation, les sols (Faucheux et Noël, 1995. Économie des ressources naturelles et de l’environnement, Armand Colin) 10. Il représente les

réserves de ressources naturelles (écosystèmes, paysages…) qui peuvent être utilisées par les hommes 8. Il y a 4 types de capital naturel : le capital naturel renouvelable (espèces vivantes, écosystèmes), le capital naturel non renouvelable (pétrole, charbon, diamant), le capital naturel

récupérable (atmosphère, eau potable, sols fertiles) et le capital naturel cultivé (agriculture, sylviculture). Puisque la société adapte le sol à ses besoins, une détérioration du capital naturel entraîne une détérioration du capital humain et sociétal. Cette détérioration peut-‐être montrée par

l’empreinte écologique qui tient compte du taux de consommation des ressources naturelles et du taux de dégradation environnementale et d’émission des déchets. Le calcul de l’empreinte écologique est fait par l’estimation de la quantité de capital naturel nécessaire au maintien du mode

de vie d’une population humaine définie. Pour la population humaine, l’empreinte écologique est aujourd’hui bien supérieure à ce que peut supporter les écosystèmes, le taux de renouvellement est beaucoup plus lent que le taux de dégradation. Il y a, par conséquent, consommation des réserves.

Selon la littérature, ce poids du capital naturel soulèverait l’imminence de deux crises 8. La

première serait une crise écologique qui entraînerait la perte de la biodiversité, la réduction des espaces naturels et la perte de la fonctionnalité des écosystèmes, comme par exemple le réchauffement climatique ou encore la diminution d’eau potable accessible. Il est alors souligné la

nécessité d’une restauration écologique durable par la modification des systèmes d’exploitation et des modes de consommation. La seconde crise serait une crise humanitaire provoquant la dégradation et la perte de ressources au détriment des plus pauvres, qui ont besoin de détruire

l’environnement pour se procurer le minimum vital. C’est un des problèmes de la mondialisation économique qui conduit à un désintéressement des plus riches pour les modes d’exploitation et leurs conséquences environnementales. L’affectation des plus pauvres par la dégradation de

l’environnement est très bien rapportée par « Where is the wealth of Nations ». C’est un rapport publié par la Banque mondiale en 2006 qui souligne l’importance du capital naturel pour les personnes les plus pauvres (particulièrement en Afrique). La seule réponse à ces deux crises est la

restauration du capital. Pour cela, trois axes sont primordiaux : la restauration des écosystèmes terrestres et aquatiques, l’amélioration écologique durable des terres soumises à l’exploitation et, enfin, la promotion de l’utilisation durable des ressources biologiques.

Depuis quelques temps, le souhait de donner au sol la caractéristique de bien public mondial

se fait sentir. Cette notion de bien public mondial a été introduite par le Programme des Nations unies pour le développement (PNUD) 11. Il faut alors distinguer les biens privés des États nationaux, exclusifs et rivaux qui sont, par exemple, les programmes nationaux de lutte contre la pauvreté, les

ressources nationales en faune et flore, les ressources en eau et les quotas de réduction des pollutions atmosphériques, des biens publics mondiaux, non-‐exclusifs mais rivaux qui sont pour

illustrer l’élimination de la pauvreté extrême, l’accès à l’éducation, l’accès aux soins de base, l’accès à

17

Image 2 : Coupe de sol

Source : SVT au collège, 2012

Source : Inra, 2009

Encadré 1 : Les différents composants du sol

18

l’atmosphère. Il existe aussi des biens publics mondiaux purs, non-‐rivaux et non-‐exclusifs dont fait partie la durabilité environnementale 11. Un bien public mondial est défini de la manière suivante :

c’est un bien que tout le monde peut consommer et sa consommation par une personne ne pénalise pas sa consommation par d’autres personnes. Un très bon exemple de bien public mondial est l’air que nous respirons. Il a deux caractéristiques : c’est un bien pour lequel il est impossible d’exclure les

usagers et la consommation de ce bien par les uns ne réduit pas celle des autres 11. La notion de bien public mondial permet de développer une nouvelle forme de coopération internationale. Quatre catégories de biens publics mondiaux sont définies par le PNUD : la paix et la sécurité,

l’environnement, la santé, la connaissance et l’information 11. Cependant, actuellement, le sol et les terres ne sont pas classés comme des biens publics mondiaux.

2. Définition du terme de désertification

Le mot « désertification »* apparaît pour la première fois lors des grandes sécheresses sahéliennes dans les années 1970 11. Avant de trouver une définition exacte, le mot désertification a longtemps été associé à une région en particulier et à une situation dramatique et exceptionnelle de

sécheresse. Par la suite, ce mot est associé à tort à l’avancée du désert (photographie 3). Ce terme a aussi très souvent été confondu avec le terme de sécheresse, pourtant bien différent dans sa signification. Enfin, pour arrêter toute ambigüité, la définition officielle donnée par l’ONU, inscrite

dans le chapitre 12 de l’Agenda 21 et dans l’article 1 de la Convention des Nations unies est la suivante : « le terme désertification désigne la dégradation des terres dans les zones arides, semi-‐arides et sub-‐humides* sèches par suite de divers facteurs, parmi lesquels les variations climatiques

et les activités humaines ». La désertification est donc un phénomène à la fois naturel ainsi qu’un processus lié aux activités humaines. D’autres termes, similaires à la « désertification » peuvent être utilisés dans des pays plus fortement touchés par celle-‐ci, comme par exemple l’expression de

« Zipelés » (au Burkina Faso) ou « Hardé » (au nord du Cameroun) qui signifie « plaque désertique de terre érodée devenue stérile » en Afrique.

La désertification peut être décrite de manière différente suivant les composantes que nous souhaitons prendre. Elle peut concerner seulement le sol qui se dégrade et disparaît, mais aussi la

végétation (photographie 4) qui est enlevée ou ne peut plus pousser ou encore l’eau qui devient rare et irrégulière. Ce processus est un processus de dégradation lente, c’est un processus progressif. Au niveau des variations climatiques qui impactent sur la dégradation, ce sont principalement les

épisodes de sécheresses fortes suivies de pluies qui provoquent l’érosion des sols et le déstockage du carbone, bien que d’autres paramètres climatiques puissent aussi impacter.

De manière plus générale, la désertification est un processus complexe, possédant de multiples dimensions (climatique, biophysique et sociale), qui conduit à la baisse de la fertilité du

milieu naturel et à l’extension de la pauvreté 11. Ce déclin irréversible de destruction du potentiel biologique des terres entraîne une incapacité à supporter ou à nourrir les populations 11.

19

Source : VOLTCHEV, UNEP

Photographie 3 : Exemple de l’avancée du désert sur une oasis dans le Sahel

Source : Géo, © Marcelo Sayao/epa/Corbis

Photographie 4 : Déforestation en Amazonie, Brésil

20

La désertification met en avant la nécessité d’accroître le niveau de vie des populations les plus

vulnérables en pérennisant le support de leur activité, la fertilité des terres ou en trouvant d’autres activités qui soulagent la pression des terres. L’étendue et les effets de la désertification sont très variables selon le lieu et son évolution ; cela dépend de l’aridité et de la pression exercée par la

population sur les ressources. C’est à la fois un processus dont la cause peut être anthropique mais qui a aussi un effet sur les activités économiques de production et de consommation. Ses répercussions sur la population sont donc très importantes. Elles seront développées un peu plus loin.

La désertification a longtemps été considérée comme un problème local ;aujourd’hui, ce

phénomène est de dimension planétaire. La désertification concerne tout le monde, sur n’importe quel continent, scientifiques ou non, habitants du Sud ou non, décideurs politiques ou non. Depuis 1990, des réunions internationales sur l’avenir des ressources de la planète ont lieu. La désertification,

très souvent abordée, devient alors une question de développement, de développement durable et d’environnement mondial. Pour montrer l’importance de ce problème qui concerne le monde entier, l’année 2006 a été déclarée Année Internationale du désert et de la désertification 12.

La désertification est très souvent confondue avec les termes de dégradation et d’érosion. Dès lors, pour éviter tout malentendu, nous allons voir les relations existantes entre ces trois mots.

L’« érosion » signifie que « tout ou une partie du sol est déplacée hors du site où il se trouve, sur une distance variable, par l’action de l’eau, du vent, de la gravité ou encore des outils agricoles ou des aménagements humains » 3. Ce processus devient irréversible quand le sol est amené vers les

rivières en direction de la mer. Le terme de dégradation, au sens strict, est utilisé « quand le sol est dégradé sur place, il n’y a pas de déplacement ni de perte de matière » 3.

La dégradation porte alors sur les propriétés physiques, chimiques ou biologiques du sol. Cela fait donc de la dégradation au sens strict un processus réversible. « C’est un processus qui réduit ou détruit la capacité des terres pour la production agricole, végétale ou animale, et pour la production

forestière. Elle résulte des activités humaines ou elle est un phénomène naturel aggravé par l’effet des activités humaines. » (Brabant, 2008). Il peut y avoir dégradation d’une ou plusieurs des fonctions du sol, disparition du sol, transformation du sol pour une autre activité qu’agricole,

pollution du sol, ce qui le rendra difficilement exploitable. En cas de dégradation, le premier compartiment affecté est le sol, suivi par la nature et la densité de la végétation spontanée, la dynamique de l’eau sur le sol et dans le sol, les réserves en éléments nutritifs, la faune du sol, le

rendement des cultures, le mode d’exploitation et le type d’utilisation des terres. La dégradation influencera également sur la réflectance* de la surface du sol, ce qui montrera alors des changements lors d’études d’images satellitaires à des époques différentes. Ceci permet d’identifier

et de suivre l’évolution de la dégradation des terres sur la planète.

La dégradation des terres au sens large est un processus qui réduit ou détruit la capacité des

terres pour la production agricole, végétale et animale, et pour la production forestière. La dégradation est un phénomène naturel plus ou moins aggravé par des activités humaines, dans la

plupart des cas. La dégradation des terres prend aussi en compte la dégradation du paysage, de la végétation, de l’eau, de l’air, des organismes vivants… La dégradation des sols se limite uniquement aux sols.

21

Suite à ces diverses explications, nous pouvons placer la « désertification » par rapport à ces

trois processus. La désertification, c’est l’érosion ou/et la dégradation au sens strict qui se produit dans un environnement climatique à faible pluviosité 3. Elle provient surtout de l’érosion éolienne, mais aussi de l’érosion hydrique, ou encore de la dégradation physique ou chimique du sol au sens

strict (salinisation, aridification…).

M. Brabant, qui a défini les termes précédents, a également fait un petit schéma récapitulatif

des interactions des processus entre eux (image 3).

3. Les facteurs de la désertification

Les causes et processus responsables de la désertification ont lieu à différentes échelles et

dans des proportions différentes (encadré 2). À l’échelle mondiale, c’est le réchauffement climatique qui joue un rôle prépondérant sur la présence de la désertification. À l’échelle régionale, l’évolution de la désertification dépend plutôt du contexte géographique et politique. Enfin, à

l’échelle locale, la désertification résulte du mode d’exploitation et de gestion des terres. La lutte contre la désertification devra se faire à différentes échelles (cf I.5).

À l’origine, la désertification était traitée comme un problème biophysique. Depuis, il y a été ajouté le problème anthropique. Comme énoncée dans la définition officielle, en général, la

désertification est rattachée aux conditions climatiques imprévisibles, telles que la sécheresse et l’irrégularité des pluies, ainsi que la pression de la population sur les sols due à sa nécessité de subvenir à ses besoins alimentaires et énergétiques par exploitation, parfois drastique, des terres.

Bien que la désertification puisse affecter toute zone aride, une des grosses erreurs est de

considérer que la désertification s’arrête aux zones arides, alors que cela affecte les zones arides, semi-‐arides et sub-‐humides sèches. En fonction de la spécificité des terres touchée par la désertification, les paramètres climatiques montrent bien leur importance. Dans ces zones, les

précipitations sont rares et très variables dans le temps. Les températures d’air sont hautes. L’humidité est faible et les radiations solaires doivent être abondantes. Tous ces paramètres provoquent une haute évapotranspiration potentielle. Il y aura par conséquent une diminution des

réserves en eau. La désertification frappe des régions où il y a obligatoirement une seule saison sèche, longue et une seule saison des pluies, plus courte. Les modifications saisonnières sont plutôt normales et font partie du climat de la région. Ce sont les modifications du climat à long terme qui

risquent d’influencer le plus l’évolution de la désertification, comme c’est déjà le cas avec l’amplification du phénomène par le réchauffement de la planète. La diminution de la production des écosystèmes est normale pendant une période sèche. En revanche, une diminution de tous les

services pendant une plus longue période est signe de désertification. Plus de détails sont donnés dans la partie II, sur le cas de l’Afrique de l’Ouest, où ce sont essentiellement l’érosion provoquée par le vent et l’écoulement de l’eau de pluie rare (juin à septembre) mais violente (à cause du

changement climatique), qui fragilisent les sols.

22


Image 3 : Interrelations entre les différents processus intervenant dans la désertification

Source : Per Lindskog et Anna Tengberg, Les causes physiques et humaines de l’érosion dans le Sahel. Proposition d’un modèle

Encadré 2 : relations de causes à effets dans les processus de dégradation des terres dans le Sahel

23

Source : Atlas de l’intégration régionale en Afrique de l’Ouest, Le monde rural et les mutations agricoles 17

Carte 2 : Peuplement et conditions agro-‐climatiques

24

Les répercussions des activités de l’homme sur son environnement se font de plus en plus

sentir. En effet, les activités humaines sont toujours plus nombreuses et nécessitent de plus grandes superficies pour subvenir correctement aux besoins humains. Le premier constat est que les hommes exploitent plus de terres afin de répondre à une demande alimentaire croissante, conséquence

directe de la pression démographique et de l’accroissement de la population (+ 3 % par an au début du XXIe siècle en Afrique). Il y a donc une extension des surfaces cultivées, moins d’espaces pastoraux, afin de produire plus de denrées alimentaires. Conjointement, nous assistons à une surexploitation

des terres, toujours pour répondre à la demande alimentaire, avec en 1960, le début d’un désintéressement pour la jachère en Afrique. Sur les pâturages, la désertification est une désertification de la végétation par surpâturage. Un déboisement considérable existe aussi par

prélèvement de bois de chauffe. Sur les cultures pluviales, la désertification est instable, avec une éventuelle compaction des sols. La désertification est liée à l’érosion et à la perte de matière organique. Sur les cultures irriguées, c’est la salinité des sols et le mauvais drainage de l’eau qui

participent à la désertification. Le développement de l’industrie provoque également la pollution des sols. L’urbanisation, due à la mondialisation prédominante, prend également de plus en plus de place sur les territoires nationaux. Pour illustrer les différentes actions des hommes à l’origine de la

désertification, l’Afrique soudanienne souffre d’une désertification particulièrement liée à la déforestation et à la mise en place de cultures sur brûlis. En revanche, la désertification en Afrique sahélienne provient surtout d’une action du climat et du surpâturage. Chaque région doit faire face à

des problèmes différents. Plus généralement, ce sont les facteurs socio-‐économiques et politiques qui influent. Par exemple, la part de l’aide publique au développement consacrée au secteur rural des zones sèches est en diminution constante. Une telle politique ne peut avoir comme résultat

qu’une augmentation de l’exploitation des terres par la population pour subvenir correctement à ses besoins.

Après avoir vu les causes à l’échelle macroscopique, voyons rapidement les causes à l’échelle microscopique du sol. La désertification est en rapport direct avec la nature du sol. Celui-‐ci est

composé de trois sortes d’éléments : le squelette qui est formé des minéraux et débris végétaux, le plasma constitué d’argile et d’humus et les organismes vivants comme les racines et la mésofaune tellurique. Par absence de plasma ou d’organismes vivants ou par disparition des interactions

pendant la saison sèche, il en résulte une perte de stabilité du sol et érosion-‐dissociation 3. De plus, beaucoup de terres arides sont constituées de peu de matière organique et ont une faible force d’agrégation. Cela réduit ou détruit la capacité des sols à produire. Nous nous attarderons plus

longuement dans la partie II.2 sur la spécificité des types de dégradation par rapport au type de sol.

4. Des impacts très divers de la désertification sur son environnement

Les premières conséquences se font ressentir sur l’écosystème. Les premiers signes apparaissent par une destruction du couvert végétal. Il y a également une diminution de la fertilité et par conséquent une modification des écosystèmes.

25

Dans la plupart des agro-‐systèmes, une décroissance des rendements de cultures traduit une

perte de qualité du sol*. La qualité du sol est la « capacité d’un sol à fonctionner pour soutenir la productivité biologique, maintenir la qualité de l’environnement et promouvoir la santé des plantes, des animaux et la santé humaine » 13. La qualité du sol est un concept holistique prenant en compte

un système de productions diverses et dynamiques qui est constitué des variables biologiques, chimiques et physiques et qui doit répondre aux demandes de la société. La diminution des rendements est due à un prélèvement de nutriments par les cultures précédentes sans un nouvel

apport, à des maladies et des ravageurs, à des mauvaises herbes, aux sécheresses plus régulières à cause du changement climatique. Cela peut aussi être dû à son support qu’est le sol qui a subi une diminution de son épaisseur, du nombre de racines dans le sol, de la disponibilité en eau, de la

matière organique, de la biodiversité du sol ou une augmentation de la salinité, de l’alcalinité, de la toxicité aluminique, ou encore de l’acidité générale. Cependant, attribuer une diminution de rendement à la qualité d’un sol est assez difficile à cause des interactions complexes impliquées ;

c’est pourquoi il faut rester prudent lorsque nous étudions les diminutions de rendements pour expliquer une dégradation du sol, bien que les deux interagissent de toute évidence. De plus, il est important de noter que les différentes couches du sol ne sont pas toutes aussi fertiles les unes que

les autres. De ce fait, une disparition de certaines couches entraînera une plus forte baisse de fertilité du sol que la disparition d’autres couches. C’est pourquoi, l’érosion n’a pas toujours le même effet sur la productivité des sols au cours du temps. Au départ, l’érosion enlève l’horizon supérieur du sol

qui est le plus fertile. Il y a donc une forte perte de productivité dans un premier temps. Au fil du temps, l’érosion va enlever des horizons de moins en moins fertiles. La perte de production sera donc moindre. Si nous tracions le rendement en fonction du temps, nous obtiendrions une courbe

décroissante avec une forte pente négative au départ qui tend à se rapprocher de l’horizontale (rendement = 0) (graphe 2). La dégradation du sol, plus ou moins rapide découle également d’un paramètre du sol qu’est la résilience*. La résilience du sol correspond à la « force ou résistance du sol

face aux chocs (fortes pluies, forts vents…) » 13. Il existe un autre paramètre du sol qui lie la production au sol, c’est la sensibilité*. La sensibilité du sol est la « fragilité ou sensibilité de la baisse de production par quantité unitaire de dégradation » 13.

A cause de la désertification, le sol est capable de changer totalement de structure, de

texture, de perdre sa réserve en eau, d’être plus sensible à toutes sortes de pollution… (photographie 5). Le sol va peu à peu présenter des caractéristiques d’aridité, jusqu’à devenir un vrai désert, car il se sera vidé de son eau. Tous ces changements au niveau du sol entraînent des

changements dans tout l’environnement de celui-‐ci. La dégradation des sols provoque une réduction voire une disparition de la productivité biologique. Ceci menace la biodiversité et la survie des populations. Nous savons à l’heure actuelle qu’il existe des interactions entre désertification,

biodiversité et changement climatique. Cependant, elles n’ont pas encore été clairement déterminées.

La désertification peut aussi avoir des répercutions négatives sur des terres non sèches,

situées à des milliers de kilomètres des terres affectées en premier lieu (tempêtes de sable, inondations, changement climatique…). C’est ce qu’on appelle l’effet hors site*. Ce sont des conséquences physiques et socio-‐économiques qui se manifestent à une distance variable des sites

atteints par la dégradation et sont le plus souvent défavorables aux activités humaines 3.

26

Source : IRD/Daina Rechner

Photographie 5 : Sol craquelé par la sécheresse, Burkina Faso

Source : STOCKING M.A., Tropical Soils and Food Security : The Next 50 Years 13

Graphe 2 : Rendement des cultures en fonction de l’érosion en terme de perte de sol cumulée

(culture de maïs à 4 000 kilogrammes de grain par hectare)

27

Bien que les populations humaines soient en partie responsables de la désertification des sols,

ce sont aussi parmi les premières à en souffrir. Pour exemple, en Afrique sahélienne, des sécheresses intenses ont lieu en moyenne tous les 30 ans. Lors de ces sécheresses, la population souffrant de pénurie d’eau est triplée. Cela participe donc à des crises alimentaires et sanitaires majeures 4. Les

populations les plus touchées sont les populations les plus pauvres : parmi les 50 pays dont le PNB est inférieur à 500 US $, 26 pays sont très affectés par la désertification (population de 1 milliard 750 millions d’habitants) 11. Parce que les terres s’appauvrissent, entre autres, les productions agricoles

sont insuffisantes pour nourrir l’ensemble de la population (graphe 3). Celle-‐ci est donc parfois obligée de migrer afin de trouver des terres plus fertiles ou d’étendre la superficie des terres agricoles. Les migrations peuvent être temporaires ou définitives. Beaucoup de gens partent vers la ville ou vers des

zones plus prospères. Certaines migrations effectuées par les populations sont de type « sauts de puce ». Elles colonisent un milieu et utilisent les sols jusqu’à ce que ceux-‐ci soient dégradés, appauvris ou saturés. Ces terres deviennent incapables d’accueillir des populations. Ces populations sont alors

obligées de migrer à nouveau. Ce caractère migratoire des populations les rend vulnérables, car ceci affecte leur environnement local et leur mode de vie. De plus, les migrations participent pleinement à accentuer la désertification ; d’une part car les populations colonisent des terres jusqu’à présent peu

affectées par la désertification et les dégradent ; d’autre part, le manque d’intérêt des populations pour les ressources dû à leur présence seulement temporaire ne les prête pas à faire attention. Les exploitants ont souvent une très bonne connaissance des sols et savent ce qui peut ou non les

détériorer. Le risque vient lors des migrations. Les peuples migrants ont peu de connaissances sur les nouvelles terres et vont détériorer sa qualité très rapidement. Ainsi, la désertification d’une zone entraîne la désertification d’une autre zone. Une autre conséquence notable de la désertification sur

les activités humaines est l’émergence de conflits dus à la gestion de la ressource en sol, mais aussi en eau et en végétation. Les tensions sociales sont croissantes.

La troisième conséquence, après les conséquences environnementales et les conséquences sur les activités humaines, est la conséquence financière. La désertification a un coût et ce coût est

loin d’être négligeable. Le coût est calculé en économie de l’environnement. Il peut être mesuré à partir de la perte moyenne de surface de sol cultivé par an ou encore à partir des rendements perdus (liés à la perte d’azote due à l’érosion) convertis en valeur monétaire. Plus localement, le coût de la

désertification peut être évalué en termes de productions rurales perdues, que ce soit en agriculture, en élevage ou encore en forêt. Cette analyse des coûts économiques de la désertification et de la dégradation permet de prendre conscience de l’ampleur du phénomène, en soulignant l’impact de la

désertification sur le développement agricole et rural. Pour avoir une idée du coût, assez général de la désertification, nous pouvons nous baser sur une évaluation menée aux États-‐Unis et en Australie. Cette étude a montré que la perte en productivité liée au processus de désertification s’élevait à

environ 40 %. Chaque année, la dégradation coûte 7 USD par hectare de pâturage, 38 USD par hectare de culture pluviale et 250 USD par hectare de culture irriguée 10. Ceci signifie que 11 milliards

USD sont perdus suite à la désertification des terres irriguées, 8 milliards suite à la désertification des cultures pluviales et 23 milliards suite à la désertification des pâturages, chaque année 10, si nous ramenons l’étude au nombre d’hectare concerné par la désertification dans le monde. Ainsi, il y a 42

milliards USD de perte économique par an liés à la désertification 10, et ce, uniquement concernant la perte de productivité.

28

Source : Atlas de l’intégration régionale en Afrique de l’Ouest. Le climat et les changements climatiques 16

Graphe 3 : Perspectives du potentiel agricole dans le monde

29

5. Quelques exemples de moyens de lutte

La désertification apparaît aux yeux du monde comme une fatalité, contre laquelle nous

sommes impuissants. L’un des problèmes majeurs de la désertification est qu’elle touche les sols de manière quasi irréversible en cas d’érosion. La plupart du temps, une restauration de l’état du sol est possible mais à des coûts très élevés. Il est donc essentiel de mettre l’accent sur la prévention et

la préservation des zones à risques. Cela montrera des résultats plus convaincants que des tentatives de réhabilitation de zones dégradées. De plus, l’investissement pour la prévention sera plus

économique que l’investissement pour la réhabilitation des sols. Le point important dans cette préservation est la lutte contre la désertification à différentes échelles. L’ensemble des quelques exemples de mesures que nous allons voir pour illustrer ces méthodes de lutte reflète le souhait de

concevoir, de proposer et de promouvoir une approche alternative de gestion environnementale qui soit socio-‐économiquement équitable et écologiquement durable.

Au niveau mondial, c’est la Convention de lutte contre la désertification (CLD) qui est l’organisme le plus marquant de ce souhait d’agir contre la fatalité de la désertification. Cette

convention a été adoptée à Paris en 1994, puis elle est entrée en vigueur en 1996. En 2004, la Convention était ratifiée par plus de 190 pays. C’est à la fois une convention d’environnement et de développement. Les pays touchés qui signent cette convention s’engagent à prendre des mesures

concrètes et à impliquer la population dans le problème de la désertification. Les pays qui ne sont pas touchés par la désertification et qui ont signé la convention s’engagent à aider les pays touchés. La lutte contre la désertification est subventionnée et financée par des organismes de financement

mondiaux. Les actions sont des actions environnementales et internationales. Ceci rappelle bien la notion de bien public mondial (BPM) qui pourrait, dans le futur, être rattachée au sol. Ces actions menées sur la désertification par de grands organismes ont souvent pour premier objectif de réduire

la pauvreté, d’améliorer la suffisance alimentaire et de promouvoir un environnement durable. Comme ces aspects peuvent être directement dépendants de l’état des terres dans certaines régions du globe, la désertification devient leur premier pilier d’action. C’est notamment le cas avec

quelques objectifs du Millénaire adoptés en 2000 qui sont « réduire la pauvreté et la faim » et « assurer un environnement durable » 10. Afin d’évaluer l’état de la désertification des sols, différents outils sont développés pour permettre de faire une étude continue des différents milieux ou encore

des bilans à un instant donné. Nous citerons un exemple d’outils. Cet outil est le « Millenium Ecosystem Assessment » 4 (MEA). Il permet d’évaluer les conséquences du changement des écosystèmes sur le bien-‐être humain et d’établir la base scientifique des actions nécessaires pour

améliorer la conservation et l’utilisation durable des écosystèmes et leur contribution au bien-‐être. Cet outil n’est qu’un exemple. Il en existe une multitude à travers le monde pour évaluer l’ampleur de la dégradation, ses causes et ses conséquences. Les différents outils sont basés soit sur

l’observation qui va permettre de révéler l’état de dégradation, soit sur la prévision par le calcul et la modélisation qui évaluera les risques de dégradation.

30


Encadré 3 : Quelques dates importantes du programme ROSELT

31

A l’échelle régionale, il existe des multitudes de programmes qui ont pour objectif de stopper

la dégradation, regroupant les pays concernés. Par exemple, à partir des années 70, de nombreux programmes fleurissent en Afrique sahélienne pour tenter de limiter les effets de la désertification comme des projets d’hydraulique pastorale ou encore des projets d’appui à la diffusion de

techniques anti-‐érosives 11. La recherche scientifique est également au service de la lutte contre la désertification. L’exemple le plus récent est celui du programme régional ROSELT (Réseau d’observatoires de surveillance écologique à long terme) (encadré 3). Il a été mis en place par

l’Observatoire du Sahara et du Sahel (OSS) 11. ROSELT est un réseau d’observatoires fonctionnant à l’échelon régional couvrant l’Afrique du Nord, de l’Ouest et de l’Est. Il repose sur l’engagement des pays africains à se doter en commun d’un outil de surveillance transfrontalier et a pour but

d’organiser une surveillance scientifique de l’environnement (causes et effets de la dégradation des terres, compréhension des mécanismes responsables de la désertification…).

Localement, les méthodes de lutte contre la désertification sont des techniques correctives locales, des techniques d’amélioration de l’exploitation des ressources naturelles et de leur

productivité ou de l’ensemble des systèmes de culture et d’élevage. Il y a également mise en place de mécanismes institutionnels (local et national) propices au développement économique et social. Les techniques mises en place par la population pour pallier à la désertification sont variables suivant

le milieu rencontré. En milieu agricole, c’est la mise en jachère et la rotation des cultures qui sont privilégiées, bien qu’elles soient constamment remises en cause par des changements socio-‐économiques récents tels que l’accroissement de la population, les nouvelles techniques de

productions ou encore l’augmentation des surfaces cultivées. Il existe aussi un développement de nouvelles techniques agricoles pour aider à lutter contre la désertification des sols comme l’agriculture en semis direct sur couverture végétale. En milieu pastoral, la transhumance

saisonnière est utilisée. Des petits exemples d’aménagements locaux au Burkina Faso comme le zaï, les diguettes en pierre, la combinaison de zaï et de cordons pierreux et les digues filtrantes 11 permettent de régénérer de manière simple les sols ayant subi la désertification (encadré 4).

La lutte contre la désertification sera un pilier fort durant ce siècle car celle-‐ci doit être

enrayée au plus tôt pour éviter une dégradation irréversible des écosystèmes. La pénurie prévue de disparition des eaux douces dues au réchauffement climatique commencera par les zones sèches*. Cela risque d’accentuer la désertification si rien n’est fait.

6. D’autres termes rattachés à la désertification

Pour terminer cette première partie sur la désertification, ses origines, ses impacts et sa prévention, nous allons voir quelles sont les relations entre la désertification et les termes que nous lui associons souvent comme « aridité » ou encore « sécheresse ».

Toutes deux, aridité et sécheresse sont des facteurs climatiques ponctuels. L’aridité corres-‐

pond à un déficit pluviométrique permanent, auquel sont ajoutées d’autres données climatiques spécifiques (insolation forte, températures élevées, faible humidité de l’air et forte évapo-‐

32


Encadré 4 : Quelques techniques de régénération des sols au Burkina Faso

33

transpiration) 11. La sécheresse, quant à elle, « se produit dans des milieux avec beaucoup ou peu de

pluviosité et sous n’importe quel climat. Elle est souvent associée uniquement avec les zones arides, semi-‐arides et subhumides. Mais en réalité, elle se produit dans tous les pays et sous des climats humides comme secs. Elle fait partie du climat de manière naturelle. La sévérité de la sécheresse

dépend du milieu géographique et de la saisonnalité. La sécheresse dépend des températures et des régimes de précipitations » 13. Ainsi, nous pouvons voir que la sécheresse est temporaire, ce qui n’est pas le cas de l’aridité. La sécheresse est définie par un déficit pluviométrique temporaire, bien que le

volume des précipitations puisse s’avérer suffisant. Comme la sécheresse change la structure du sol et provoque des changements dans la végétation, elle est considérée comme un catalyseur de la désertification. En effet, la sécheresse associée à des pluies diluviennes qui s’en suivent, vont

fragiliser la structure du sol, accélérer l’érosion et le processus de désertification 11. La température, le vent et l’humidité relative sont aussi importants. Les premiers effets de la sécheresse se font ressentir sur l’agriculture. La sécheresse possède trois caractéristiques : son intensité (degré de

précipitation ou sévérité des impacts du déficit), sa durée et sa localisation spatiale 13. Ce sont les variations de ces différents paramètres qui vont avoir des conséquences ou non sur les populations et écosystèmes. Cependant, il est important de souligner que la sécheresse en elle-‐même n’est pas

une catastrophe. Cela devient un désastre si cela impacte la population locale, les diverses économies et l’environnement ainsi que leur capacité à y faire face et à s’en relever. Une durée longue de sécheresse expose la population à des risques et la rend vulnérable. En Afrique, ce sont les

écosystèmes sahéliens et soudaniens qui sont les plus touchés par la sécheresse.

L’autre terme intéressant à définir dans un contexte de désertification est le « développement durable ». La désertification est obligatoirement associée à la question du développement durable en zones sèches. Le développement durable est « un développement qui répond aux besoins du présent

sans compromettre la capacité des générations futures à répondre à leurs propres besoins » (Mme Bruntland, lors de la Conférence mondiale sur l’environnement et le développement en 1987). Pour montrer le rôle du développement durable dans les années à venir, nous pouvons citer ici le 1er principe

de la déclaration adoptée à Rio lors de la Conférence des Nations unies sur l’environnement et le développement en 1992 : « Les êtres humains sont au centre du développement durable : ils ont le droit à une vie saine et fructueuse en harmonie avec la nature ».

En résumé, cette première partie nous a permis de faire le point sur le terme – trop souvent

utilisé à mauvais escient – de désertification. Nous avons replacé et discuté le support qui nous intéresse ici qu’est le sol. Puis nous avons vu que les causes de la désertification venaient, bien entendu, de variations climatiques, mais aussi des hommes. Puis, nous avons vu que la

désertification touchait l’environnement, les écosystèmes, ainsi que les populations humaines. Enfin, nous avons pu constater que, déjà, des méthodes de lutte étaient mises en place à différentes

échelles. Après cette première partie introductive, nous allons nous intéresser plus précisément au cadre spatial, et éventuellement temporel de notre étude : l’Afrique de l’Ouest.

34

II. Le cadre spatiotemporel de l’étude 1. Qu’est-‐ce que l’Afrique de l’Ouest ?

L’Afrique de l’Ouest n’est pas une région définie avec des limites claires. Selon la littérature, ses frontières varient. De manière très générale, l’Afrique de l’Ouest est constituée de tous les pays côtiers

du golfe de Guinée jusqu’au Sénégal, ainsi que l’arrière-‐pays sahélien 21. Si nous souhaitons une délimitation plus « géographique », l’Afrique de l’Ouest est la région entourée par l’océan Atlantique à l’ouest, le Sahara au nord et le 10e méridien à l’est 21. La limite sud est en revanche beaucoup plus difficile

à définir. Certains la placent au niveau du fleuve Bénoué, d’autres sur un segment qui relie le mont Cameroun au lac Tchad. Dans tous les cas, un nombre incontestable de pays font partie de l’Afrique de l’Ouest. Ce sont le Bénin, le Burkina Faso, le Cap-‐Vert, la Côte d’Ivoire, la Gambie, le Ghana, la Guinée, la

Guinée-‐Bissau, le Liberia, le Mali, la Mauritanie, le Niger, le Nigeria, le Sénégal, la Sierra Leone et le Togo (carte 4). Certains spécialistes y ajoutent quatre autres Etats que sont le Cameroun, le Gabon, le Sahara occidental ou encore le Tchad, suivant les études menées. La surface moyenne de l’Afrique de l’Ouest est

de 6 140 000 km2 soit environ 1/5e du continent africain. Dans cette étude, nous considèrerons l’Afrique de l’Ouest dans sa totalité, les quatre pays supplémentaires compris.

2. Description des trois paramètres principaux pour évaluer le risque de « désertification » -‐ cas de l’Afrique de l’Ouest

En Afrique de l’Ouest, comme sur tout autre continent, toutes les terres ne sont pas sensibles à la désertification. Trois paramètres principaux sont à prendre en compte pour évaluer le risque de « désertification » en Afrique de l’Ouest : le climat et ses fluctuations, les diverses activités

humaines et les types de sols. Avant toute chose, il est important de noter que les actions négatives conjointes des trois paramètres ne sont pas nécessaires pour observer une dégradation. Il suffit d’un climat propice avec de longues périodes de sécheresse, suivies de pluies torrentielles ou encore

d’actions humaines de défrichage pour éroder ou dégrader le sol. Dans cette partie, nous allons donc à présent lister les différents caractères qui peuvent être requis pour observer la désertification.

a) Le climat et ses fluctuations

Avant de commencer sur le climat actuel et ses impacts sur les sols, il est essentiel de retracer quelle a été l’évolution du climat au cours des temps (graphe 4), car celui-‐ci a eu une très forte influence sur ce que sont les sols aujourd’hui.

Avant la fin de l’ère glaciaire, vers – 18 000 ans, le continent était quasi désertique. Par la

suite, de – 12 000 à – 5 000 ans, le continent a subi une période humide. Le lac Tchad est le témoignage des fluctuations de cette époque. Depuis environ 2 000 ans, le climat africain est à peu

35

Source : Mémo Bio, Afrique de l’Ouest

Carte 4 : Afrique de l’Ouest

Source : Atlas de l’intégration régionale en Afrique de l’Ouest, Le climat et les changements climatiques 16

Graphe 4 : Evolution des températures depuis 20 000 ans

Image 4 : Évolution de la superficie du lac

Tchad (janvier 1999, 2003 et 2007)


36

près le même, bien qu’il ait eu des phases plus humides ou plus arides. Ces variations plus faibles du

climat se font tout de même ressentir. Par exemple, du Xe au XIVe siècle, la période est plus humide et rend l’Afrique de l’Ouest plus propice au peuplement. A la suite de cette période, au début du XIXe, une période plus aride suit. Il y a alors diminution de l’écoulement du Nil et assèchement du lac

Tchad (image 4). Une phase à nouveau plus humide a eu lieu de 1930 jusqu’en 1960. C’est l’aridité qui revient en 1970-‐1980, avec des périodes de sécheresses très dures, où les populations ont souffert. Suite à ces sécheresses qui ont marquées l’Afrique de l’Ouest plus particulièrement, la

pluviométrie habituelle a lentement repris de 1990 à 2000. Depuis, les moussons favorisent la croissance d’une végétation plus dense. Cependant, l’Afrique de l’Ouest a toutefois subi une grande diminution des précipitations depuis les 50 dernières années. Il y a notamment eu des épisodes

d’importants déficits en 1972-‐73, 1982-‐84 et en 1997. Cette aridification générale du climat a eu pour conséquence de faire glisser les isohyètes de 200 km vers le sud 16.

Toute l’Afrique est sous un régime tropical et équatorial à l’exception de l’Afrique du Nord qui est sous un régime méditerranéen. La pluviométrie est très variable d’un endroit à l’autre de l’Afrique.

Elle varie de 1 mm/an dans certaines régions du Sahara à environ 5 000 mm/an à l’équateur. Le régime pluviométrique de l’Afrique de l’Ouest dépend du mouvement saisonnier au niveau de la zone intertropicale, où se rencontrent les alizés (vents chauds et secs venant du nord-‐est) et les masses d’air

humide (venant de l’océan Atlantique sud) à l’origine des moussons. La mousson de l’ouest de l’Afrique provient du changement de température de la surface des eaux de l’océan Atlantique et de l’océan Indien (carte 5). A cela s’ajoutent les anomalies de température de surface de l’océan Pacifique

associées au phénomène d’El Niño. La mousson est aussi due à des processus de surfaces continentales, comme l’importance de la végétation, l’humidité du sol, le cycle de l’eau ou encore l’albédo, bien que les interactions avec le climat soient encore mal comprises. Les bandes sahélienne et

sahélo-‐saharienne qui fait partie de la zone semi-‐aride, n’ont qu’une seule saison des pluies. La région du Sahel reçoit la plus grande partie des précipitations entre juillet et septembre. Plus au sud, dans les pays du golfe de Guinée, le climat est caractérisé par deux saisons pluvieuses et deux saisons sèches.

Les températures sont peu variables tout au long de l’année : entre 6 et 10 °C de différence durant l’année dans le Sahara. Par contre, les écarts peuvent être très importants entre la nuit et le jour : entre 10 et 15 °C de différence. L’Afrique de l’Ouest a une faible consommation énergétique et elle est la

région qui rejette le moins de gaz à effet de serre (nocifs pour le climat : augmentent la température de l’air par exemple). Par contre, c’est une région qui puise principalement son énergie dans sa biomasse (80 % de l’énergie). Ceci contribue pleinement à la déforestation qui a actuellement lieu en Afrique

subsaharienne. Comme ce sont des pays en voie de développement, à l’avenir, leur choix en matière d’énergie prendra en compte les questions environnementales et les enjeux climatiques. La végétation de cette région, et plus particulièrement la forêt, est considérée comme un « protecteur du climat »,

car cela agit comme des puits de carbone. Si cette forêt était classée comme un bien public mondial, il serait nécessaire d’effectuer une transition énergétique, puisque la population utilise actuellement le

bois pour ses besoins énergétiques 16.

Les tendances futures concernant le climat sont une hausse des températures, une montée du niveau des océans, une modification du niveau et de la variabilité de la pluviométrie. A l’avenir, il est prévu que l’augmentation de température due au réchauffement climatique soit beaucoup plus

37


Carte 5 : Cycle de la mousson en Afrique de l’Ouest

38

ressentie en Afrique que sur les autres continents : des augmentations de 3 °C (espaces côtiers et

équatoriaux) et 4 °C (partie ouest du Sahara) sont prévues pour l’intervalle 1980/99-‐2080/99, soit 1,5 fois plus que dans les autres régions du globe (carte 6). En ce qui concerne la pluviométrie, les prévisions sont beaucoup moins certaines. Il y aurait un assèchement important mais les valeurs

exactes n’ont pas pu encore être déterminées 16.

Après cette description du climat, il est temps de relier celui-‐ci au risque de désertification. Le risque de désertification ne concerne que les zones ayant un climat à deux saisons très contrastées : une saison pluvieuse et une saison sèche. La saison sèche doit être longue, allant de 5 à

8 mois, parfois même plus de 8 mois. Ainsi, l’eau s’évapore et disparaît pendant la période sèche, ce qui va fragiliser le sol jusqu’à supprimer toutes les liaisons entre et dans les agrégats. La saison des pluies va ensuite venir disloquer totalement le sol, ce qui va provoquer son érosion ou encore la

formation de croûte de battance à la surface. La région concernée est celle du sud du Sahara : le Sénégal, la Mauritanie, le Mali, le Burkina Faso, le Niger, le Tchad et une partie du Togo, du Bénin, du Cameroun, du Ghana et du Nigeria. D’autres pays en dehors de l’Afrique de l’Ouest sont également

touchés. Ce sont le cas notamment du Soudan et d’une partie de la République centrafricaine.

b) Le type de sol Le type de sol peut énormément influencer sur sa dégradation. En effet, suivant le type de

sol, son épaisseur, sa composition, sa texture et sa structure varient beaucoup. Dans cette partie,

nous verrons dans un premier temps, ce qui peut influencer les caractères intrinsèques du sol comme l’épaisseur ou la texture. Dans une seconde partie, nous nous intéresserons aux grands types de sols qui existent en Afrique de l’Ouest. Enfin, nous terminerons cette rubrique sur les types de sols

en énonçant une liste de dégradation que peuvent subir les sols d’Afrique de l’Ouest. Hormis l’influence des hommes, les paramètres végétation et topographie peuvent

influencer positivement ou négativement la dégradation du sol. La végétation joue un rôle primordial sur le sol. Grace aux feuilles, les gouttes de pluies sont interceptées. Ceci permet de réduire leur vitesse et ainsi d’éviter un effet que l’on appelle "splash", qui correspond à la dislocation du sol à

cause de l’énergie cinétique des gouttes. Une fois que l’eau atteint le sol, de manière moins brutale qu’en l’absence de végétation, elle est infiltrée dans le sol à l’aide du système racinaire. Le développement de la végétation en surface permet également de freiner le ruissellement et favorise

d’autant plus l’infiltration de l’eau là où elle tombe. L’inconvénient, c’est que c’est également ce système racinaire qui assèchera le sol en période sèche par évapotranspiration du végétal. Ainsi, dans la littérature, il a été classé certains types de végétation selon leur caractère protecteur. La

forêt est la végétation qui protège le mieux le sol, s’en suit les herbacés de la savane, puis les cultures et enfin la végétation de jachère nue. La topographie présente également un caractère discriminatoire sur la protection du sol. La pente est une donnée importante puisque selon son

angle d’inclinaison, le ruissellement, et donc le risque d’érosion, sera plus ou moins grand. Le ruissellement commence sur des pentes faibles allant de 1 à 2 %. Avec cette information seule, presque tous les sols présentent un risque d’érosion. Ce risque d’érosion augmente lorsque l’angle

39


Carte 6 : Changements possibles en Afrique

40

d’inclinaison de la pente augmente. La longueur de la pente peut aussi jouer. De manière générale,

plus la pente est longue, plus l’écoulement va prendre de la vitesse. L’érosion va être d’autant plus importante 18. L’Afrique de l’Ouest présente un large panel de types de sols (image 5), cependant, seulement 5 sont représentés en majorité. Lorsqu’on analyse un sol, particulièrement dans le cadre

de la désertification, son érodibilité est un facteur à prendre en compte. Elle représente « la sensibilité d'un sol à l'arrachement et au transport des particules qui le composent » 18. Elle est définie par 2 caractéristiques : la résistance au splash, à l’origine de la formation de croûte de

battance et la résistance au cisaillement (lié au ruissellement). Elle dépend de plusieurs paramètres comme la capacité d'infiltration, la stabilité structurale, la texture ou encore la teneur en matière organique. En effet, l’apport en matière organique améliore la structure du sol et sa cohésion. Ici,

nous rappelons le rôle des végétaux, car ils participent également à la formation de la matière organique 18. Les sols d’Afrique de l’Ouest sont majoritairement sableux, rouge-‐jaunâtre et légèrement acides (5 < pH < 6). Les sols sont généralement peu profonds. Ils sont souvent situés sur

une cuirasse latéritique. Les sols sont généralement déficients en phosphore et azote et la matière organique atteint rarement plus de 1 % de la couche superficielle 20. Les cinq types de sol majoritaires en Afrique de l’Ouest sont les sols ferralitiques, les sols ferrugineux, les sols à argile

gonflante, les sols bruns subarides et les sols hydromorphes.

-‐ Sols ferrallitiques. Ce sont des sols de très grande épaisseur. La différenciation entre les

différents horizons est peu marquée. Ce sont généralement des sols à couleurs très vives et souvent rouges. Dans ces sols, la présence de produits tels que le fer ou encore l’aluminium est notable. Ils se caractérisent par une concentration relative d’hydroxydes de fer entre 30

et 80 cm de profondeur, qui peuvent durcir et former une cuirasse dure et compacte. Ces sols subissent des processus géochimiques appelés ferrallitisation. Ces processus transforment complètement le sol d’origine par dissolution, oxydation, hydrolyse. Cela

conduit au départ des bases et de la silice. Cela permet la formation de l’argile kaolinique. Ces sols sont très courants au niveau des forêts, où ils sont peu dégradés. En revanche, s’il y a absence de végétation, la structure du sol va se dégrader et il va devenir compact 19.

-‐ Sols ferrugineux. Ce sont des sols à profil différencié. Contrairement aux sols ferralitiques, ils sont peu ou moyennement épais. Ils sont généralement de teinte claire, avec un éclaircissement de la couleur en direction de la profondeur, et la délimitation entre les

horizons est très visible. Ce sont des sols qui n’ont pas subi d’altération typique (le terme de ferruginisation est très controversé). Avant la transformation du sol en sol ferrugineux, le sol était ferrallitique ou riche en minéraux primaires et argiles. Dans ce type de sol, bien

souvent, nous pouvons voir apparaître des processus d’hydromorphie et de lessivage d’argile dans les horizons supérieurs 19.

-‐ Sols à argile gonflante. Ces sols ont une grande réserve d’éléments utiles, bien qu’ils soient

de faible profondeur. Ils sont engorgés en saison des pluies. Ce sont des sols proche des axes de drainage, qui s’enrichissent de substances venues de l’amont (silice et bases) 19.

41

Légende

Type de sols Particularités des horizons

1) Sols salins

2) Podzols

3) Sols hydromorphes

4) Sols rouges

5) Sols bruns

6) Sols isohumiques

7) Sols ferrallitiques

8) Sols ferrugineux

A0 : horizon basique A1 : horizon mixte (organique et minéral) A2 : horizon éluvial et cendreux Bh : horizon d’accumulation de substance humique Bs : horizon d’accumulation de minéraux Bt : horizon enrichi en colloïdes argileux Gl : horizon de Gley ou Pseudogley Ca : horizon calcique Cl : horizon chlorique RM : roche-‐mère

Source : ÉCOSYSTÈMES, Typologie des sols

Il existe 5 types d’horizons

-‐ A : horizon de surface, constitué de matière organique et soumis à un fort lessivage (appauvrissement en éléments fins et en fer) -‐ B : horizon enrichi par illuviation en éléments fins et amorphes (argiles, oxydes de fer, aluminium, humus), horizon structural ou

d’altération -‐ C : horizon correspondant au matériau originel à partir duquel se forment les horizons A et B, peu différent de la roche mère -‐ G : horizon de couleur gris verdâtre, caractéristique des sols hydromorphes, riche en fer ferreux, avec des taches de couleur

rouille (fer ferrique) se formant au contact de l’oxygène -‐ RM : roche-‐mère

Image 5 : Différents types de sol

42

-‐ Sols bruns subarides. Ils ont la caractéristique d’avoir un profil très coloré par la matière

organique, malgré le fait que sa teneur soit faible, allant de 1 à 3 %. Ces sols ont de faibles épaisseurs, avec une faible différenciation entre les horizons. Ils contiennent une importante teneur en matériaux argileux. Ce sont cependant des sols fragiles, sensibles à l’érosion

éolienne, due à leur faible teneur en matière organique 19. -‐ Sols hydromorphes. Ces sols sont soumis à un excès d’eau. Il y a souvent présence de gley ou

pseudogley à faible profondeur. Ce sont des sols peu organiques et minéraux à cause de

l’importance de la saison sèche 19.

Cependant, ces sols ne sont pas présents en Afrique de l’Ouest dans les mêmes proportions.

Les sols largement dominants sont ceux qui sont dénommés dans les cartes comme les sols ferrugineux tropicaux. Ils couvrent presque 70 % du terrain. Ce sont aussi les plus sensibles à l’érosion, à la dégradation physique et chimique. Dans le tableau 2, les différentes dégradations et érosions que

peuvent subir les sols ferrugineux sont inscrites. Un court descriptif de chaque dégradation ou érosion est également écrit. Les sols ferrallitiques sont peu représentés : ils sont présents à la limite septentrionale de l’Afrique de l’Ouest, bordant ainsi les régions à climat sub-‐humide sec.

c) Les activités humaines

Les causes liées aux activités humaines sont très diverses (graphe 5). Aujourd’hui, la plupart des activités humaines touche l’Afrique de l’Ouest. Ce sont des causes qui peuvent être techniques, sociales, économiques ou politiques. Les causes techniques sont également très variées : impact des

industries, construction d’infrastructures et développement urbain, exploitation du milieu naturel, construction de barrages, déforestation, surpâturage, exploitation de mines... L’exploitation agricole peut avoir un impact très fort sur la dégradation des terres lorsqu’elle n’est pas faite dans le sens de

la conservation des sols. Dans cette région de l’Afrique de l’Ouest, les paysans souhaitent exploiter la terre à son maximum, pour avoir des bons rendements et éviter à tout prix une famine. Pour cela, les

méthodes d’exploitations de terres sont très souvent excessives : apports excessifs d’engrais, d’amendements, d’herbicides, de pesticides, épandages de déchets contenants des polluants, raccourcissement du temps de jachère ou absence de jachère. Faute de moyens, d’autres techniques

sont aussi des techniques qui dégradent les sols comme le non-‐apport d’engrais et d’amendements, une mauvaise irrigation ou l’utilisation d’une eau impropre à l’irrigation, tout ceci dans le but de produire suffisamment de denrées pour survivre. Ces pays manquent d’infrastructures, de soutien et

de politique de gestion durable des ressources. Les pays de l’Afrique de l’Ouest, comme tous les pays en voie de développement, voient leur population s’accroître très rapidement. Il est ainsi nécessaire de produire plus de produits alimentaires pour subvenir aux besoins d’une population plus

nombreuse. Toutes ces actions se font dans un contexte de mondialisation grandissante. Celle-‐ci permet aux hommes de la région d’avoir un meilleur accès aux intrants agricoles et aux marchés d’exportation. Ceci stimule généralement la productivité. Dans certaines régions, il y a des risques de

pénurie de terres. Cela conduit à la surexploitation des terres déjà exploitées ou encore à l’exploitation des zones marginales, difficiles à exploiter. Il y a sédentarisation des hommes. Cette pression sur les ressources en sols entraîne parfois de lourdes tensions et d’importants conflits au

sein de la population 15.

43

Type de dégradation

Sous-‐type de dégradation Informations sur le sous-‐type de dégradation

Érosion en nappe Érosion de la couche superficielle du sol (amplifié par la mousson)

Érosion linéaire, en griffe, en

rigole, en nappe ravinante

Érosion très localisée

Érosion en ravin Érosion plus profonde

Érosion par l’eau

Glissement de terrain et effondrement

Déflation Arrachage de la couche superficielle du sol

(particules fines) par le vent

Érosion éolienne et érosion aratoire Érosion aratoire due aux

pratiques agricoles Transfert de terre de la partie haute vers le bas des versants, amplifié par le travail du sol et l’effet de

la gravité

Diminution d’épaisseur de la

couche humifère

Dégradation sur place de la couche arable par

minéralisation et diminution de l’épaisseur de la couche

Déstabilisation des agrégats

et de la structure au sol

Encroûtement de la surface du sol

Croûte ou pellicule de terre fine difficile à pénétrer par les végétaux

Compactage, prise en masse et durcissement

Tassement, diminution de la porosité, à l’état sec.

Dégradation physique

Aridification Dégradation du régime hydrique du sol, pédoclimat plus aride que le climat atmosphérique

Déficit en éléments nutritifs Diminution de la quantité d’éléments nutritifs (Ca,

Mg, K, P…)

Excédent d’éléments nutritifs Quantité d’éléments nutritifs supérieure à la

capacité de rétention du sol

Dégradation chimique

Acidification Augmentation du degré d’acidité de la couche arable (pH < 5,5)

Dégradation biologique

Réduction du contenu du sol en matière organique

Due à l’exploitation des terres, à la minéralisation et au lessivage des sols

Source : d’après le travail de P. Brabant 15

Tableau 2 : Principales dégradations affectant les sols ferrugineux (présents en Afrique de l’Ouest)

44

3. La désertification : avec quelle échelle de temps étudier l’évolution de la désertification ?

La durée de dégradation des sols peut être très rapide. En une génération humaine, il est possible d’assister à la dégradation complète du sol. La désertification peut donc être étudiée à

l’échelle humaine. Pour se rendre compte de la dégradation en surveillant la déforestation, il n’est pas nécessaire d’attendre aussi longtemps. La végétation et ses différentes dégradations sont plus visibles à l’œil nu ou sur des images satellitaires.

Cette échelle de temps d’étude dépend aussi de l’importance des activités humaines. En

effet, s’il y a plus d’hommes, la surveillance doit être accrue et effectuée régulièrement, car les sols risquent de se dégrader plus vite que s’ils dépendaient uniquement des variations climatiques. Le temps nécessaire entre deux états de sols à comparer varie également en fonction de la façon dont

nous souhaitons étudier cette évolution. Effectivement, les impacts de la désertification sont souvent plus faciles à déceler sur le terrain par le biais d’une observation de la structure, de la texture ou encore de la composition du sol. Sur le terrain, des évolutions du sol sont visibles dans des temps

très courts.

Lorsque nous étudions l’évolution de la désertification, il est important de faire une analyse sur une longue durée, avec des relevés fréquents d’informations. Si nous souhaitons regarder la

désertification par images satellitaires, il est important de remonter à des images les plus anciennes possible. Ainsi, nous utiliserons plusieurs satellites sur plusieurs décennies.

Après avoir vu où se situait plus précisément l’Afrique de l’Ouest, nous sommes parvenus à établir un certain nombre de paramètres déterminant les zones potentiellement à risque pour la

désertification. Ceci pourrait donner lieu par la suite à l’établissement d’une carte des territoires susceptibles d’être affectés par la désertification dans les prochaines années. Enfin, avant de faire un bilan sur l’outil que nous avons choisi pour étudier la désertification qu’est la télédétection, nous

avons conclu qu’il est possible de suivre l’évolution des sols à différents pas de temps mais surtout qu’il est important d’avoir une surveillance continue des phénomènes afin de prévoir au mieux comment endiguer le problème de la désertification.

45


Graphe 5 : Principales causes de dégradation des sols dans les zones arides

46

III. La télédétection, un outil indispensable à l’observation de la Terre

1. Un bref historique de la télédétection

La télédétection a une histoire assez ancienne, contrairement à ce que nous pourrions le croire. C’est en 1858 que Nadar a installé une chambre photographique dans la nacelle d’un ballon (image 6). Ce fut le commencement de la photographie aérienne. Avec le début de l’aviation, qui

s’est particulièrement développée durant la Première Guerre mondiale, ce type de système était surtout utilisé à des fins militaires. Peu après, les aménageurs et cartographes se sont mis à également utiliser la photographie aérienne. La photographie aérienne a beaucoup été utilisée

jusqu’au début des années 1960 où apparaissent les premiers satellites météorologiques. Ce type d’appareil devient révolutionnaire et marque un pas dans l’avancée scientifique. Puis, en 1972, les premiers satellites d’observation sont lancés. Les premiers sont américains avec Landsat (image 7),

puis viennent les satellites de haute résolution comme SPOT en 1986. L’usage des satellites par les pays en voie de développement a commencé il y a seulement une vingtaine d’année 22. Depuis, de nombreux satellites continuent d’être envoyés en orbite autour de la Terre afin que nous puissions

l’observer.

2. Propriétés physiques utilisées en télédétection

La télédétection* peut être utilisée dans des domaines aussi nombreux que différents. Elle est couramment utilisée en agriculture, en hydrologie, en géologie, en cartographie, pour l’étude des

océans ou encore en urbanisme, et bien entendu par l’armée 22. Ceci est dû à la multitude d’objets d’étude qu’elle peut avoir : le sol, les rivières, les océans, les forêts, les constructions humaines… Les satellites permettent les suivis environnementaux dans presque tous les endroits du globe, d’où le

lien très intéressant qui peut être fait entre les mesures satellitaires et le fonctionnement écologique des milieux arides, tout en effectuant des vérifications sur le terrain 24.

La définition de la télédétection est la suivante : « ensemble des connaissances et techniques utilisées pour déterminer des caractéristiques physiques et biologiques d’objets par des

mesures effectuées à distance, sans contact matériel avec ceux-‐ci » (Journal officiel du 11 décembre 1980). C’est donc à la fois une discipline scientifique et une technologie qui permet d’observer et d’analyser notre environnement et donc de définir, suivre et évaluer les politiques de gestion des

sources naturelles 22. La télédétection est une technique qui permet d’obtenir de l’information sur la surface de la Terre sans contact direct avec celle-‐ci puisqu’elle ne fait qu’acquérir des images. La

télédétection inclut tout le processus qui consiste à capter et à enregistrer l’énergie d’un rayonnement électromagnétique émis ou réfléchi, à traiter et à analyser l’information, pour ensuite mettre en application cette information 28.

47

Image 6 : Une des premières images de photographie aérienne prises par Nadar, place de l’Étoile, Paris

Source : volmag.free.fr, Histoire

Image 7 : représentation du satellite Landsat 7

Source : NASA, Media Resources

48

La télédétection est un outil basé sur l’analyse des ondes électromagnétiques recueillies par

des capteurs. L’utilisation de la télédétection se fonde sur les caractéristiques particulières des objets à la surface de la Terre. Ces objets possèdent une signature spectrale propre, c'est-‐à-‐dire qu’ils renvoient un ou plusieurs signaux électromagnétiques dans un ou plusieurs domaines de longueur

d’onde plus ou moins étroits du spectre électromagnétique 22. C’est un réfléchissement différent du rayon solaire selon la structure observée et la longueur d’onde 25. La variation temporelle de cette signature spectrale* est aussi un élément distinctif 22. Il existe de très nombreux documents qui

référencent les signatures spectrales en fonction des composants de la surface terrestre 25. La répartition spatiale spécifique de l’objet, ainsi que ses relations avec les objets qui l’entourent, permettent de le distinguer 22.

L’un des principes fondamentaux de la télédétection est d’utiliser les propriétés physiques

des objets ou « cibles » pour s’informer sur leur nature. Pour cela, une interaction est nécessaire entre l’énergie transmise par le rayon électromagnétique provenant de la source naturelle ou artificielle (soleil ou émission micro-‐ondes) et la cible. Cette énergie est ensuite captée par les

capteurs du satellite, qui enregistrent et transmettent l’information à une station de réception. Celle-‐ci va ensuite traduire ce signal en image numérique 22.

Le spectre électromagnétique (image 8) s’étend des courtes longueurs d’ondes aux longues, autrement dit des rayons gamma et X aux micro-‐ondes et ondes radio. Le rayonnement électro-‐

magnétique est un champ électrique qui varie en grandeur et qui est orienté perpendiculairement à la direction de propagation du rayonnement associé à un champ magnétique, perpendiculaire au champ électrique (image 9). Ils se déplacent tous les deux à la vitesse de la lumière 28. La

télédétection spatiale n’utilise qu’une seule partie du spectre électromagnétique. Les plus petites longueurs d’ondes* utilisées sont celles des ultraviolets (matériaux de la croûte terrestre, roches et minéraux deviennent fluorescents ou émettent de la lumière lorsqu’ils sont éclairés aux longueurs

d’ondes de l’ultraviolet). Le domaine du visible, dont la longueur d’onde se situe entre 0,4 et 0,8 μm, est décelé par nos yeux et s’étend du violet au rouge. La télédétection utilise aussi le domaine du proche infrarouge (dont la longueur d’onde se situe entre 0,8 et 1,1 μm), du moyen infrarouge (dont

la longueur d’onde est inférieure à 5 μm) et de l’infrarouge thermique (dont la longueur d’onde se situe entre 10 et 12 μm). De ce dernier, l’énergie du rayonnement émis par la chaleur de la Terre est essentiellement pris en compte 22. Les dernières ondes utiles à la télédétection sont les hyper-‐

fréquences (micro-‐ondes et ondes radio) qui s’étendent de 1 mm à 1 m 28.

Le lien entre la longueur d’onde et la vitesse de la lumière se fait par la fréquence. La fréquence correspond au nombre d’oscillation par unité de temps (mesure en Hertz) 28. La formule mathématique est la suivante :

C = λν

où C est la vitesse de la lumière, λ la longueur d’onde et ν la fréquence.

49

Source : Olympiades de physique 2005, Le phénomène lumière

Image 8 : Spectre électromagnétique

Source : Olympiades de physique 2005, Le phénomène lumière

Image 9 : Direction des champs des ondes électromagnétiques

50

Il existe différentes sources de rayonnement électromagnétique. La première et la plus

utilisée en télédétection est le soleil. Il est utilisé dans le visible, le proche et le moyen infrarouge. Les capteurs mesurent alors l’énergie solaire réfléchie. Le sol est également une source de rayonnement, mais cette fois-‐ci, il est utilisé dans les domaines du thermique et des micro-‐ondes. C’est alors que les

capteurs enregistrent l’énergie émise à partir de la température. La dernière source de rayonnement correspond aux sources artificielles, utilisées en télédétection active, pour les lasers et radars micro-‐ondes 22.

L’énergie de trois types de rayonnements électromagnétiques peut être enregistrée : le

rayonnement réfléchi, le rayonnement émis et le rayonnement rétrodiffusé (image 10). Suivant le rayonnement, ce n’est pas la même télédétection qui est utilisée. Le rayonnement réfléchi a pour source la lumière solaire, le rayonnement émis a pour source le sol et l’émission thermique, et le

rayonnement rétrodiffusé provient de la télédétection active (source artificielle) 22. La diffusion* correspond à l’interaction entre le rayonnement incident et les particules. Il y a déviation du rayonnement par rapport à sa trajectoire initiale. L’absorption* quant à elle correspond à

l’absorption de l’énergie des différentes longueurs d’ondes par les grosses molécules de l’atmosphère 28.

L’énergie reçue par le capteur provient donc de l’énergie des trois types de rayons :

ER = r + t + a 22

où ER est l’énergie reçue, r l’énergie réfléchie, t l’énergie transmise et a l’énergie absorbée.

Les ondes peuvent d’ailleurs être réfléchies de manière spéculaire* ou diffuse* 28.

Une longueur très importante en télédétection est la réflectance*. Elle correspond au pourcentage de rayonnement réfléchi 25. Elle est représentée sous la formule suivante :

Réflectance = r / ER 22

où ER est l’énergie reçue et r l’énergie réfléchie.

Si, en plus de ne prendre en compte que l’énergie réfléchie, nous choisissons une longueur

d’onde précise pour effectuer la mesure, nous recherchons une réflectance spectrale 25.

Il y a deux méthodes de télédétection : la télédétection passive et la télédétection active. Dans le cas de la télédétection passive, les capteurs ne perçoivent que l’énergie provenant du soleil qui est réfléchie 28. Ils mesurent l’énergie du rayonnement naturel réfléchi. Pour la télédétection

active, il y a production d’un rayonnement électromagnétique qui éclaire la cible. Les capteurs émettent et reçoivent le signal 22. Ces capteurs peuvent produire des longueurs d’onde spécifique, nécessairement en grande quantité, et ce, à n’importe quel moment de la journée, ce qui est très

avantageux par rapport à la télédétection passive 28.

51

Source : Formation de la vie, Composition de l’atmosphère terrestre

Image 10 : Les différents flux à la surface d’un objet

52

La télédétection est un outil très utile pour l’observation de la Terre. Cependant, il ne faut

pas oublier qu’elle ne produit pas d’informations finales. Elle produit des données qui doivent à tout prix être vérifiées ou complétées par d’autres sources de données (données de terrain par exemple) 22. De plus, la télédétection n’est pas un système sans faille. Par exemple, il existe des

interactions entre l’atmosphère et les ondes, que ce soit à l’aller ou au retour du signal. Les particules et les gaz peuvent bloquer ou dévier le rayonnement incident : ceci est dû aux mécanismes de diffusion et d’absorption 28. Il y aura donc des modifications du signal. Il est alors nécessaire de

calculer des flux d’énergie 22.

3. Les éléments du système de télédétection satellitaire

Le système de télédétection est constitué d’un certain nombre d’éléments essentiels pour prendre des images satellitaires. Nous allons détailler les trois éléments indispensables au

fonctionnement d’un tel système : le vecteur, les capteurs et les centres de données au sol (image 12).

Le vecteur est l’objet qui emporte les capteurs ainsi que les systèmes d’enregistrement de données. Ce vecteur peut être un véhicule aérien ou spatial. Pour les véhicules spatiaux, il en existe

deux types : les satellites héliosynchrones et les satellites géostationnaires (image 11).

Les satellites héliosynchrones tournent autour de la Terre pour en observer chaque région. La difficulté consiste à faire tourner le satellite en changeant légèrement sa trajectoire à chaque tour. En effet, quand un satellite est lancé dans l’atmosphère, il tournera toujours dans le même plan

autour de la Terre. Comme le choix d’une orbite* est déterminé par l’altitude, l’orientation et la rotation du satellite autour de la Terre 28, les ingénieurs ont mis au point une méthode pour faire tomber un peu l’orbite du satellite à chaque rotation afin d’obtenir un plan héliocentrique. Ainsi, le

satellite aura toujours le même azimut solaire (angle entre le plan horizontal et le rayon solaire). Les satellites observent alors toujours chaque région du globe à la même heure locale solaire pour avoir une position solaire précise. Ils ont toujours les mêmes conditions d’illumination solaire. Ils peuvent

avoir une orbite ascendante (côté ombragé) ou descendante (côté éclairé). L’enregistrement se fait lors de la descente pour les capteurs passifs et à tout moment pour les capteurs actifs. Ce sont des satellites d’altitude basse (entre 750 et 900 km), ce qui permet d’avoir des images détaillées de

régions plus petites 22. Avec ce type de satellite, nous sommes capables d’observer presque la totalité de la Terre. La surface que le capteur observe au sol porte le nom de couloir-‐couvert ou fauchée 28. Comme ce sont des satellites qui tournent autour de la Terre, il est important de savoir à

quel moment ils repasseront dans une région. Il faut alors s’intéresser aux points nadir qui sont les points de la surface de la Terre qui se trouvent directement en dessous de la trajectoire du satellite 28. La période de temps nécessaire pour que le satellite revienne au-‐dessus d’un point nadir est appelée

résolution temporelle 28 ou cycle de passage. La période de revisite est, quant à elle, moins précise

53

Source : AgroParisTech, Les satellites d’observation de la Terre

Image 11 : Position relative du satellite géostationnaire et du satellite héliosynchrone

54

Source : RESSOURCES NATURELLES CANADA, Tutoriel : Notions fondamentales de télédétection 28

1. Source d'énergie ou d'illumination (A) -‐ À l'origine de tout processus de télédétection se trouve nécessairement une source d'énergie pour illuminer la cible.

2. Rayonnement et atmosphère (B) -‐ Durant son parcours entre la source d'énergie et la cible, le rayonnement interagit avec l'atmosphère. Une seconde interaction se produit lors du trajet entre la cible et le capteur.

3. Interaction avec la cible (C) -‐ Une fois parvenue à la cible, l'énergie interagit avec la surface de celle-‐ci. La nature de cette interaction dépend des caractéristiques du rayonnement et des propriétés de la surface.

4. Enregistrement de l'énergie par le capteur (D) -‐ Une fois l'énergie diffusée ou émise par la cible, elle doit être captée à distance (par un capteur qui n'est pas en contact avec la cible) pour être enfin enregistrée.

5. Transmission, réception et traitement (E) -‐ L'énergie enregistrée par le capteur est transmise, souvent par des moyens électroniques, à une station de réception où l'information est transformée en images (numériques ou photographiques).

6. Interprétation et analyse (F) -‐ Une interprétation visuelle et/ou numérique de l'image traitée est ensuite nécessaire pour extraire l'information que l'on désire obtenir sur la cible.

7. Application (G) -‐ La dernière étape du processus consiste à utiliser l'information extraite de l'image pour mieux comprendre la cible, pour nous en faire découvrir de nouveaux aspects ou pour aider à résoudre un problème particulier.

Image 12 : Interactions entre les éléments du système de télédétection et ses explications

55

puisqu’elle correspond à la période de temps avant que le satellite ne réenregistre un même point

(pas nécessairement directement en dessous du satellite). Cette période est donc plus courte que le cycle de passage 28.

En ce qui concerne les satellites géostationnaires, ce sont des satellites qui observent toujours la même région de la Terre, à une altitude très élevée (36 000 km), et ont la même vitesse

que la Terre 28. Les images qu’ils produisent sont peu détaillées mais de large surface 22.

Les capteurs sont ceux qui rendent l’observation de la Terre possible. Ce sont des appareils de mesure et d’enregistrement des données. Les capteurs peuvent être placés sur différentes plateformes : terrestre, aéroportée ou satellitaire 28. Ils sont caractérisés par leur résolution spatiale*

et leur résolution spectrale*. La résolution spatiale correspond à la dimension du plus petit élément (pixel) discernable à la surface de la Terre. Elle est liée à la notion de détails visibles dans une image de télédétection 22. Sur une image, la résolution spatiale devient le plus petit détail qu’il est possible

de discerner sur une image Si la résolution spatiale est haute, il est possible de distinguer de petits éléments sur l’image Si la résolution spatiale est basse, seuls les grands éléments sont visibles 28. Chez Landsat et SPOT, les capteurs enregistrent des images dans le domaine optique avec une

résolution au sol de 10 à 30 m. Les images obtenues sont comparable à des photos aériennes 25. Pour la résolution spectrale, cela correspond à la nature des bandes spectrales dans lesquelles les mesures vont être faites (nombre et position dans le spectre) 22. Elle se rapporte à la capacité d’un capteur à

utiliser de petites fenêtres de longueurs d’onde ; c’est-‐à-‐dire que l’intervalle entre la longueur d’onde la plus petite et la plus élevée enregistrée est très petit 28. C’est cet intervalle de longueurs d’onde mesurées qui permet de distinguer des éléments les uns des autres. Plus cet intervalle est

grand, plus il va être possible de discerner d’objets. En revanche pour des objets très similaires, comme deux types de roches différentes, il va falloir utiliser un intervalle de longueurs d’onde beaucoup plus fin 28. Il existe un dernier type de résolution : la résolution radiométrique. Elle

correspond à la sensibilité à l’intensité de l’énergie électromagnétique 28.

Il existe différents types de capteurs : certains ne font que recevoir le signal électromagnétique, d’autres envoient et reçoivent celui-‐ci. Ce dernier type de capteur est utilisé en télédétection active pour les radars. Il émet des radiations micro-‐ondes 28. Dans le cas des radars, les

capteurs enregistrent l’énergie du rayonnement rétrodiffusé. Ainsi, les images obtenues sont des images sans nuages, avec des paramètres spécifiques de rugosité ou encore d’humidité par exemple 25.

Au sol, le satellite est rattaché à un centre de mission qui définit les tâches du satellite, à un

centre de contrôle pour piloter le satellite, à des stations de réception et d’enregistrement des données et à un ou plusieurs centres de prétraitement des données et des structures de diffusion des données 22. Les images satellitaires suffisent rarement. Des observatoires au sol sont alors

indispensables pour caractériser l’état d’un milieu à un instant donné et suivre son évolution. Cependant, dans certains endroits, les sols n’ont pas été étudiés, c’est alors que les données

satellitaires qui couvrent l’ensemble d’une grande région sont essentielles, bien qu’il faille toujours prendre des précautions pour identifier tel ou tel sol, car nous n’avons pas d’analyses de terrain pour confirmer nos observations 25.

56

Comme énoncé précédemment, les limites du domaine optique font apparaître des nuages

sur les images. Il est alors nécessaire de corriger les effets perturbateurs de l’atmosphère. Les centres auxquels sont rattachés les satellites pratiquent des prétraitements pour mettre en évidence une variation de la composition de surface (correction géométrique, étalonnage, conversion en

réflectance au sol) 25. Lorsque nous travaillons sur la désertification, le problème des nuages se pose peu car les terres sont arides et souvent éloignées du littoral, ce qui limite la présence de nuages 25.

4. Obtention et caractéristiques des images satellitaires

Le rayonnement renvoyé par les sols va refléter les composants majoritaires des sols, ainsi,

l’étude d’images satellitaires va apporter des précisions sur la végétation et/ou les sols. Elle permet de se renseigner sur différentes caractéristiques de la surface du sol et de son état dans son ensemble pour les plantes, les sols ou encore le matériau superficiel, par exemple. Les satellites

mesurent aussi les fluctuations de l’état des sols : couleur, albédo, taux de couverture végétale, composition minéralogique 24.

Il existe deux types de processus pour enregistrer l’énergie électromagnétique. Le premier est appelé processus photographique. Il se réfère à la réaction chimique qui a lieu sur une surface

sensible à la lumière suivie d’un captage de cette information et d’enregistrement des variations. C’est ce qui se passe lorsque nous prenons une photographie argentique. Une photographie correspond à toute image captée et enregistrée sur une pellicule photographique (entre 0,3 et 0,9

μm). Le second processus, majoritairement utilisé en télédétection, est l’obtention d’images. Une image est une représentation graphique, quels que soient la longueur d’onde et le dispositif de télédétection utilisé 28. Une image est formée à partir d’un assemblage d’une multitude de pixels

(image 13). Ce sont les plus petits éléments d’une image Ils ont tous une taille et une forme égale pour une image donnée. Chaque pixel est associé à un niveau de gris, ce qui lui donne une valeur de luminosité propre. Lors de la représentation en couleur des pixels, après avoir choisi les canaux

(longueur d’onde) que nous souhaitons représenter, chaque pixel est constitué de trois points de couleurs primaires (rouge, vert, bleu). Avec une intensité différente pour les trois points de couleur, il est possible d’obtenir une infinité de couleurs de pixel différentes 28.

Par la suite, si nous souhaitons comparer deux images à des temps différents par exemple, il

est primordial de faire un géoreférencement des images. Pour cela il faut connaître les coordonnées GPS d’un certain nombre de points dans l’image Ainsi, les images seront parfaitement superposées et tout à fait comparables 25.

Les images satellitaires sont d’excellents outils d’analyses de l’état de surface de la terre.

Cependant, les capteurs ne donnent en aucun cas l’état de désertification des sols, ils montrent simplement l’état de surface des zones arides. Lorsque nous choisissons d’établir l’état de désertification de sols, il est important d’avoir le jugement d’un pédologue qui a fait des études de

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Chaque valeur reçue par la station au sol permet de dessiner un petit carré appelé "pixel" auquel on attribue une nuance de gris plus ou moins intense suivant le nombre reçu. La valeur « 0 » correspond à du noir et "255" à du blanc.

Tous ces petits pixels juxtaposés les uns à côté des autres contribuent à la réalisation de l'image. Un satellite ne « voit » le sol que dans une longueur d'onde (ou tout du moins une bande très étroite de longueurs d'onde). On dit qu'il travaille dans un canal. Une image satellite est donc forcément monochromatique.

Source : Académie de Rennes SVT, Réalisation d’une image satellite

Image 13 : Lien entre la luminosité des pixels, les pixels et l’image satellitaire obtenue

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terrain pour déterminer et classifier les différents états. Ces données de terrain donnent une

information supplémentaire sur la surface, comme par exemple l’épaisseur de la couche de sol concernée 24. Ce point est très important. Nous pouvons insister là-‐dessus, car notre étude sur le cas des réserves au nord du Togo présente cette faiblesse de n’être qu’une simple analyse d’images

satellitaires, en aucun cas confirmée par une vérification sur le terrain. L’étude d’images satellitaires associée à une observation de terrain permet de déterminer une évolution des milieux par un suivi régulier. Cette évolution peut être positive, il y a alors amélioration ou restauration des sols ou de la

végétation, mais elle peut, bien entendu, aussi être négative en reflet d’une dégradation ou d’une désertification 24.

5. Évaluation de la désertification des sols et de la végétation

Les données satellitaires permettent de suivre l’état des sols sur du long terme. En effet, des images satellitaires existent depuis 1972 et continuent d’être prises aujourd’hui. La surveillance des terres arides et de leur évolution doit se faire sur plusieurs décennies, ce qui est rendu possible

par l’outil de télédétection. Le projet ROSELT est un exemple de projet qui utilise la télédétection pour suivre l’état des terres, c’est un Réseau d’observatoires de surveillance écologique à long terme 25. Grâce à de tels programmes, il est possible d’effectuer un suivi de la couverture végétale ou encore d’observer la modification de composition des surfaces et de la couverture des sols. Ce type de surveillance permet aussi d’évaluer le coût de la dégradation et de voir s’il est possible ou non de

restaurer les sols qui ont été dégradés. Ainsi, le seuil de dégradation peut être déterminé. Ce seuil correspond à la valeur maximum au-‐dessus de laquelle la restauration des terres devient très coûteuse. Ce coût n’est alors plus à la portée de l’exploitant des terres et doit être pris en charge par

la communauté 24. Cependant, il est nécessaire de compléter cette observation satellitaire par une observation de terrain, notamment afin de déterminer les seuils précis de dégradation du sol.

a) Un exemple de méthode pour cartographier la dégradation des sols

Les facteurs de la désertification sont soit naturels soit anthropiques. Ces facteurs sont associés à des indicateurs qui permettent d’évaluer le risque potentiel de désertification ou l’état de

gravité d’une aire désertifiée. Les indicateurs servent d’éléments décisionnels. Le rôle de la télédétection est alors d’évaluer ces indicateurs via des « variables dérivées » 22. L’intérêt de cartographier la dégradation des sols est de faire un état des lieux de ce qui est pas, peu,

moyennement ou très dégradé, afin de pouvoir prendre des décisions et envisager une éventuelle restauration ou préservation. Pour évaluer la désertification des sols, de nombreuses méthodes existent. Nous allons ici seulement nous intéresser à la méthode mise en œuvre par le chercheur M.

Pierre Brabant. C’est de ses travaux que s’est inspiré la dernière partie de notre travail, c’est pourquoi il est essentiel de voir sur quel type de méthode peut déboucher le traitement d’images satellitaires.

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Le souhait de M. Brabant est de mettre en place un indice synthétique d’état de dégradation

des terres afin de pouvoir faire un état des lieux de la dégradation actuelle et représenter les différents états d’une zone géographique sur une carte Il a réalisé ce travail sur le Togo (carte 8). Ce type de travail a déjà été réalisé à l’échelle planétaire lors du programme GLASOD « Soil

degradation » (carte 7). Cette carte, faite en 1990, est la première carte traitant de la dégradation du sol à l’échelle mondiale. Comme c’était un premier essai, cette carte avait le principal défaut de ne pas être assez précise, à cause des méthodes d’évaluation différentes suivant les pays et de la

subjectivité de l’évaluateur sur le terrain. Afin de définir clairement ce qu’est un indice*, nous pouvons regarder la définition donnée par l’OCDE : « Un indicateur est un paramètre ou une valeur, calculée à partir de paramètres, donnant des indications sur ou décrivant l’état d’un phénomène, de

l’environnement ou d’une zone géographique, d’une portée supérieure aux informations directement liées à la valeur d’un paramètre » (OCDE, Indicateurs d’environnement, 1994).

L’indice synthétique d’état de dégradation des terres, créé par M. Brabant, est la combinaison des trois indicateurs pour ne former plus qu’un indice : le type et sous-‐type de

dégradation, l’extension de la dégradation et le degré de la dégradation 24. Ces trois paramètres sont ensuite agrégés pour constituer un seul indice synthétique d’état de dégradation. L’utilisation d’un indice simple permet de représenter facilement l’état de dégradation des différentes zones

d’une région sur une carte

Il y a un certain nombre de types et de sous-‐types de dégradation qui peuvent affecter le sol. Ils ont été établis par M. Brabant. La liste complète se trouve en annexe 1. Ces données sont les seules à être des données qualitatives dans l’indice synthétique.

L’extension de la dégradation correspond à la superficie de terrain soumise à un type ou un sous-‐type donné de dégradation dans une zone déterminée. Pour déterminer l’extension de la dégradation, cela se fait par observation du paysage de visu, par analyses ou à l’aide d’images

aérospatiales. Une fois cette extension localisée, elle est reportée sur une carte Cela permet de calculer la superficie concernée 24.

Le degré de dégradation est plus difficile à déterminer car il peut dépendre de l’avis que peut avoir le pédologue sur l’état du sol. Le degré de dégradation correspond au stade de gravité (ou de sévérité) atteint par un type de dégradation donné dans une zone déterminée de terrain. Le degré de

dégradation dépend très fortement du type de dégradation qui affecte le sol. Il existe deux méthodes pour déterminer le degré de dégradation. La première méthode consiste à identifier des marqueurs du degré de dégradation qui peuvent avoir un impact négatif sur les rendements agricoles. Ce sont

généralement des marqueurs faciles à observer, à mesurer ou à estimer. Comme exemple de marqueurs, nous pouvons citer la densité du ravinement, la diminution de la couche humifère, la compaction du sol, l’acidité par pH, l’excès de sel ou encore la présence de plantes indicatrices de

l’aridification. La seconde méthode considère que la baisse des rendements ou une diminution du niveau d’aptitude des terres, pour un type d’utilisation donné, indique que la terre est dégradée (la

terre est variablement dégradée en fonction de la baisse de productivité constatée). L’inconvénient avec cette technique, c’est que l’information nécessaire à l’évaluation peut être rare et d’une fiabilité

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Source : UNEP, Degraded soils

Carte 7 : « Soil degradation » du programme GLASOD

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Source : TOGO État de la désertification des terres résultant des activités humaines : Notice explicative de la carte des indices de dégradation 31

Carte 8 : Indices de dégradation des sols du nord du Togo

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parfois incertaine car le niveau et la baisse de productivité ne sont pas toujours en relation directe avec

seulement le degré de dégradation. Les pratiques agricoles ou les variétés des plantes utilisées varient selon les types de dégradation ; le degré peut être dépendant ou indépendant de la nature du terrain, l’épaisseur du sol est une variable importante à prendre en compte pour la catégorie « érosion »,

certains sols sont plus sensibles que d’autres à un type donné de dégradation, le degré de dégradation dépend parfois des conditions initiales et enfin, le degré de dégradation est évalué dans le cadre de l’agriculture traditionnelle à faible niveau d’intrants et à niveau égal d’intrants d’un degré à l’autre 24.

Pour chaque type ou sous-‐type de dégradation, nous obtenons des données quantitatives sur l’extension et le degré de la dégradation. Chacun de ces degrés est associé à une valeur numérique

allant de 1 à 5, que ce soit pour l’extension, comme pour le degré. Ces deux valeurs correspondant à une même zone géographique et à un même sous-‐type de dégradation sont ensuite additionnées. Suivant la valeur de la donnée finale, elle est ramenée à un barème allant de 1 à 5, 1 pour les sols les

moins dégradés et 5 pour les sols les plus dégradés. Ces valeurs numériques finales sont alors associées à une couleur (de vert à rouge). Ceci permet de dresser une carte, plus facilement comprise par tous les publics (tableau 3). Par la suite, il est possible d’y ajouter des symboles pour

montrer le type dégradation 24.

Dans ce type de classification, il existe des terres, peu nombreuses aujourd’hui, qui sont

protégées ou améliorées par les activités des hommes. Ces terres doivent être répertoriées car elles peuvent servir d’état de référence. Il existe trois types de zones : les zones inhabitées et stabilisées naturellement, principalement par la végétation, les zones protégées et inhabitées et les zones

stabilisées ou améliorées par les activités humaines (diguette dans les rizières irriguées, terrasses en agriculture pluviale, reforestation, cultures permanentes, poldérisation) 24.

À présent, nous allons examiner comment il est possible de distinguer et de caractériser les

sols, la végétation et l’eau sur des images satellitaires, à partir des différentes mesures physiques faites par les capteurs.

b) Visualisation de l’état d’un sol

Dans le domaine agricole, l’utilisation d’images satellitaires et aériennes sert à classifier les

types de cultures, évaluer la santé des cultures, estimer la production totale d’une récolte, cartographier des caractéristiques du sol, cartographier des pratiques de gestion des sols et surveiller la conformité aux lois et traités 28 (image 14). La télédétection permet de mesurer les états de

surfaces du sol : sa couleur, sa rugosité, sa teneur en calcaire, en matière organique, en fer, son humidité, sa composition chimique… 27. Le traitement d’images satellitaires peut mettre en évidence la présence d’écailles, des fentes de dessiccation, des débris végétaux ou encore du sable mobile 24.

Dans cette région, les sols sont assez pauvres en matière organique. Il y a beaucoup de minéraux dans les éléments du squelette et dans les éléments fins. Par la télédétection, il est possible de savoir quels sont les éléments constitutifs du sol observé. Par exemple, si nous utilisons

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Source : CSFD, dossier 8 3

Tableau 3 : Constitution de l’indice synthétique d’état de dégradation

Source : Google Earth

Image 14 : Image satellitaire de la région des Savanes au Nord du Togo, Djanbangou

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les bandes du moyen infrarouge (autour de 1 500 nm), nous pouvons distinguer différents types

d’argiles, de carbonates, ou de sulfates 25. En revanche, avec de courtes longueurs d’ondes (entre 400 et 700 nm), les oxydes de fer apparaissent sous une coloration rougeâtre. Ils sont très fréquents dans les sols sableux des régions désertiques 25. Plus généralement, il existe quatre variables dérivées qui

peuvent permettre d’évaluer les indicateurs de la désertification : la rugosité, l’albédo, la température de surface et l’humidité du sol. La rugosité quantifie l’irrégularité d’une surface : plus la surface est irrégulière, plus elle est rugueuse. La rugosité est surtout mesurée par la télédétection

radar qui utilise la rétrodiffusion des émissions de micro-‐ondes. Plus une surface est irrégulière, plus la rétrodiffusion est forte. L’albédo correspond à la quantité d’énergie solaire renvoyée dans l’atmosphère. C’est le rapport de la quantité de lumière réfléchie par un objet sur la quantité de

lumière qu’il reçoit. La valeur obtenue se situe entre 0 et 1. L’albédo est relié à certaines données du sol comme sa teneur en eau : l’albédo d’un sol nu décroit lorsque sa teneur en eau croît. Par contre, l’albédo d’un sol couvert de végétation dépend du taux de couverture végétale et de son activité

chlorophyllienne. La température de surface varie en fonction de la nature du sol et de son occupation (présence de couvert végétal ou non). La température de surface dépend des échanges d’énergie qui ont lieu en-‐dessous et au-‐dessus de cette surface. De plus, la température est liée à

l’albédo, à la température de l’air et à l’efficacité des échanges thermiques ; la température de surface est estimée par la mesure du rayonnement infrarouge thermique émis. L’humidité du sol (ou teneur en eau de la surface) est la quantité d’eau contenue dans les 10 premiers centimètres du sol.

Cette donnée est estimée par radar et liée à la température de surface. Elle conditionne les échanges avec l’atmosphère et la mise en place de la végétation 22.

c) La végétation et l’eau par télédétection

En ce qui concerne la végétation, la chlorophylle contenue dans les feuilles est en grande partie utilisée pour évaluer la présence ou l’absence de végétation, ainsi que l’état de cette

végétation. La chlorophylle absorbe fortement le rayonnement aux longueurs d’onde du rouge et du bleu et réfléchit le vert (graphe 6). La chlorophylle absorbe à 400 et 675 nm. Ces bandes sont d’autant plus marquées que la chlorophylle est active. Plus il y a de chlorophylle (surtout en été), plus

la feuille apparaît verte. Avec moins de chlorophylle, les feuilles absorbent donc moins le rouge et apparaissent jaune et orange. Leur structure interne permet de réfléchir les longueurs d’onde de l’infrarouge 28. À 550 nm (vert dans le domaine visible), il y a un maximum relatif qui diminue lorsque

la teneur en chlorophylle augmente. Lorsqu’il y a peu de chlorophylle au printemps, la couleur des feuilles apparaissent à l’image En revanche, lorsqu’il y a beaucoup de chlorophylle en été, les feuilles sont perçues comme vert sombre 27. Le suivi de la végétation se fait par le suivi de l’abondance de la

végétation verte. Cette végétation verte est caractérisée par une forte absorbance dans le domaine spectral du rouge (vers 600 nm) et une forte réflexion dans le proche infrarouge (vers 900 nm). Cela permet de calculer l’indice de végétation normalisé (NDVI : Normalised Difference Vegetation Index).

Cet indice est relié aux propriétés des végétaux verts et permet d’avoir le taux de couverture du sol par les végétaux. Il est aussi possible de calculer l’indice foliaire (LAI : Leaf Area Index) 25. Lorsque la végétation couvre une partie de la superficie étudiée, alors la réflectance ne dépend pas seulement

du sol mais aussi de la végétation. Si la couverture végétale est inférieure à 20 % de la superficie, la

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Source : Wikipédia, Chlorophylle

Graphe 6 : Spectre d’absorption de la chlorophylle a et b

réflectance dépendra du sol. Par contre, si la végétation est supérieure à 40 %, c’est la réflectance du couvert végétal qui l’emporte27. Suivant le recouvrement du sol par la végétation, celle-‐ci peut parfois être très difficile à détecter par satellite. Ceci peut être dû au fait qu’elle présente un feuillage

vert seulement pendant des périodes courtes et se situe parfois sur des petites surfaces, mais aussi à la présence d’une végétation qui n’est que partiellement verte buissons ligneux avec de rares petites feuilles (chaméphytes) ou sèche sur pied) 25. Pour observer les formations végétales, c’est le système

MSS qui est le mieux adapté. Les formations végétales apparaissent sur les images en fonction de leur plus ou moins forte activité chlorophyllienne et de leur étendue au sol. En saison sèche, la réflectance des sols nus est plus importante que celle des végétaux dans le proche infrarouge 27.

L’eau présente également des caractéristiques particulières pour renvoyer la lumière. Le

comportement spectral de l’eau présente un maximum à 500 nm. En revanche, la réflectance est quasi nulle dans l’infrarouge 27.Elle absorbe les grandes longueurs d’onde du domaine visible et du proche infrarouge, alors qu’elle réfléchit les petites longueurs d’onde. L’eau apparaît donc sous une

couleur bleu-‐vert à nos yeux 28.

Cette partie aura permis d’éclaircir le principe général de la télédétection ainsi que son fonctionnement. Cependant, ceci n’est qu’un bref aperçu de ce qu’est la télédétection et de son

utilisation. En effet, elle peut être utile à de nombreux autres domaines que la surveillance de l’environnement. À présent, nous allons voir comment il est possible de se servir de la télédétection pour suivre la désertification.

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IV. Étude de cas : la réserve de faune de l’Oti et le parc national de la Kéran (Togo)

Dans cette partie, nous utiliserons de manière très simple la télédétection afin de constater

sur les images si le lieu étudié a subi ou non une désertification.

1. Pourquoi cette idée ?

Après avoir pris contact avec un certain nombre de chercheurs pédologues travaillant sur la désertification des sols, nous nous sommes tout particulièrement penchés sur le travail réalisé par M.

Pierre Brabant sur le Togo. Ce travail consiste en une carte qui répertorie l’état de dégradation des sols du pays. La façon dont cette carte a été établie est expliquée dans la partie III.5.a. Cependant, le temps qui nous était imparti pour faire ce type d’étude était très court. De plus, nous n’avions pas la

possibilité de nous déplacer sur le terrain. Il était donc nécessaire de trouver un travail réalisable dans un délai de deux mois et depuis le centre France-‐Nord de l’IRD, situé à Bondy. C’est alors que nous intéresser à des images satellitaires nous a paru le plus simple. Il nous restait à déterminer une

zone d’étude, relativement bien connue par les personnes qui encadraient ce stage. Cette zone devait également être d’une superficie pas trop grande pour avoir le temps de faire toutes les études nécessaires durant les deux mois. M. Brabant, connaissant très bien le Togo, nous a proposé de

sélectionner ce pays (carte 9). Ses dernières observations datent de 1993-‐1994 quand il a prospecté tout le pays. M. Brabant nous a alors donné quelques indications sur les différentes régions du Togo, pour que nous puissions déterminer quelle était la région la plus facile à étudier par satellite. Ainsi, le

but était de voir si l’une des zones du pays avait évolué ou non vers une désertification. À l’extrême nord du pays, au-‐delà de Dapaong, la désertification était déjà très avancée en 1994 (indice entre 4

et 5 sur la carte de dégradation des terres). Nous risquions donc de ne pas trouver une différence significative. L’ampleur de la désertification était moindre entre Dapaong et Barkoissi, mais il serait très difficile de voir des indices d’une avancée de la dégradation sans vérification sur le terrain. La

situation est la même vers le sud-‐est dans le triangle Kandé-‐Kara-‐Pagouda. La désertification et la disparition de la végétation se sont étendues, mais il nous est impossible de savoir depuis quand et par quels processus cela s’est produit (érosion, dégradation, de quel type…). Dans le sud, autour de

Lomé sur l’axe Lomé, Tsévié, Tabligbo, de nouveaux défrichements ont dû avoir lieu depuis 1994 mais ils risquaient également de ne pas être suffisamment significatifs. C’est alors que M. Brabant nous a suggéré de voir ce qu’il en était au niveau de la désertification pour une grande zone protégée

au nord : la réserve de faune de l’Oti et le parc national de la Kéran. Au moment de son étude, ces deux zones étaient totalement intactes et préservées de toute dégradation. En effet, du temps de Gnassingbé Eyadema, président de la République du Togo de 1967 à 2005, la réserve de faune de

l’Oti et le parc national de la Kéran étaient très bien préservés et ce, jusqu’en 1990. La zone était quasiment intacte, restée à l’état naturel. Le président Eyadéma effectuait une surveillance sévère à l’égard de ces deux espaces protégés. Ce parc était l’un des plus beaux parcs d’Afrique de l’Ouest,

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Source : Routard.com, carte du Togo

Carte 9 : Togo

68

grâce à cette surveillance importante 29. Il nous a alors expliqué que des événements politiques

étaient survenus au Togo à partir de 1990. Les coopérants français avaient été évacués à la suite de violentes fusillades dans Lomé et d’autres villes. Beaucoup de révoltes ont commencé à la fin de 1991 dans le pays. Elles se sont poursuivies au moins jusqu'à fin 1994, selon M. Brabant. Durant la

période 1991-‐1994, la population rurale, maintenue sous pression pendant des années, s'est relâchée et s'est mise à couper des arbres, à défricher dans des zones autrefois interdites, y compris dans les réserves. Connaître l’évolution et l’état actuel de cette zone nous a tout de suite intrigués.

De plus, si cette zone a été défrichée depuis 1994 et que les terres ont été cultivées, les images satellitaires nous permettraient de nous en rendre compte tout de suite.

Dans cette dernière partie, nous allons donc nous intéresser à l’évolution du couvert végétal,

dans la réserve de faune de l’Oti et dans le parc national de la Kéran. Après une brève description de cette zone d’étude, du cadre social, économique, légal ou encore environnemental, nous utiliserons des images satellitaires de la zone pour voir quel est l’état de déforestation, via des traitements d’images.

2. Brève description du Togo et de la zone d’étude

Le Togo (République togolaise) est un pays d’Afrique de l'Ouest ayant des frontières communes avec le Bénin à l’est, le Burkina Faso au nord, et le Ghana à l’ouest. Sa façade littorale

méridionale fait partie du golfe du Bénin. C’est l’un des plus petits pays africains avec seulement 56 785 km², faisant 600 km de long pour 100 km de large en moyenne. Cependant, ce pays possède une grande variété de paysages malgré sa faible superficie : une côte de sable fin au sud, des collines et

vallées verdoyantes dans le centre du pays et des plaines arides et savanes au nord. La population est d’environ 6 millions d’habitants pour une densité de 95 habitants au kilomètre carré. Le Togo fait partie de la CEDEAO (Communauté économique des États de l'Afrique de l'Ouest) 41.

La réserve de faune de l’Oti ainsi que le parc national de la Kéran (carte 10) font partie de ce qui est appelé une « zone protégée ». Ce terme a été introduit en Afrique occidentales française en

1925. La délimitation de zones protégées permettait au gouverneur général du Togo d’empêcher une grande déforestation du pays en créant de vastes domaines forestiers classés. La faune était protégée par l’interdiction de la chasse dans ces zones 34. Le 28 septembre 1950, le pays assiste à la

création de la « forêt classée de la Kéran ». Ces deux zones protégées sont situées dans la région septentrionale du Togo entre 9° 55’ et 10° 20’ de latitude Nord et 0° 25’ et 1° 00’ de longitude Est. Elles sont localisées dans l’entité administrative dénommée « la région des Savanes ». Cette forêt fait

à l’époque 6 700 hectares. En 1971, la forêt de la Kéran est agrandie en parc. En 1976, la zone devient parc national de la Kéran et réserve de chasse de l’Oti avec une superficie de 180 000 hectares 29. La vallée de l’Oti est mise sous protection en 1981 (devient réserve de faune Oti-‐

Mandouri) d’une superficie de 1 878,40 km2. L’objectif de la réserve est de protéger les écosystèmes et de conserver leur diversité biologique 29. La surveillance était faite par des militaires. Ce type de réserve permet de préserver la végétation et la faune des mains des hommes. Cependant, une telle

surveillance prive les habitants de terres agricoles. Ceux-‐ci se retrouvent contraints d’exploiter voire de surexploiter les terres qui restent disponibles. Ainsi, le sol s’appauvrit et se dégrade peu à peu

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Source : Carte IGN du Togo

Carte 10 : Nord du Togo

Légende : Les espaces protégés sont en

vert foncé sur la carte. La réserve de faune de l’Oti se trouve au nord tandis

que le parc national de la Kéran se trouve au sud de cette carte.

70

autour de la zone protégée 34. Aujourd’hui, le parc national de la Kéran et la réserve de faune

forment un complexe de 310 640 ha et font partie du système de fonctionnement du complexe parc W (Niger, Bénin, Burkina Faso) et aires associées d’environ 5 000 000 ha. C'est un point important en ce qui concerne la faune. Le parc du W est une zone d'intervention du WWF.

Bien que ce parc Oti-‐Kéran ne fasse pas partie du patrimoine mondial de l’UNESCO 31, il présente des paysages très variés permettant à diverses formations végétales et espèces animales de

s’y développer. Son rôle de conservation et de préservation est donc rempli. Au niveau des aires protégées, c’est la végétation naturelle qui couvre le terrain. La savane herbeuse est très fréquente sur ce type de terrain, particulièrement sur la réserve de faune de l’Oti. Des zones boisées denses

dans les galeries forestières entre autres, de la savane arborée ou arbustive qui est une association de végétation arborée ou arbustive et de végétation herbacée bien visible entre les arbres, peuvent aussi exister dans les zones protégées. Plus de 179 espèces floristiques y ont été recensées. Grâce à

cette diversité d’habitat, de nombreuses catégories d’animaux y résident : éléphants, buffles, hippopotames du fleuve Oti, poissons, hippotragues, bubales, cobs de Buffon (photographie 6), guibs harnachés, primates, cercopithèques, suidés (phacochères), rongeurs, lions, reptiles (composés de

python de Seba, de tortues, de crocodiles du Nil). Il existe aussi quelques espèces d’oiseaux comme les Jabiru du Sénégal, la cigogne noire, les grues couronnées ou encore les marabouts 40.

À présent nous allons faire une rapide description du réseau hydrographique ainsi que de la géologie du parc Oti-‐Kéran. Au niveau géomorphologique, la zone est installée dans une pénéplaine disséquée par des roches précambriennes et des granites (Boateng, 1970). Les monts Togo longent le

sud-‐est de la Kéran 40. Les sols sont essentiellement des sols ferrugineux avec quelques sols sur alluvions et des sols peu évolués 29. Le réseau hydrographique du parc est formé de deux fleuves : l’Oti, auquel s’ajoutent les rivières Oualé et Pendjari qui prennent respectivement leur source au

Burkina Faso et au Bénin, et le Koumongou (d’est en ouest).29, 40.

Le climat de la région des savanes est un climat subhumide de type tropical continental 34. Il

n’y a qu’une seule saison sèche d’octobre à avril suivie d’une saison des pluies de novembre à mars (graphe 7) 34. La pluviométrie est de 1 000 mm par an en moyenne mais avec des variations interannuelles très importantes, puisqu’il y a seulement 55 jours de pluies par an en moyenne 34. La

répartition dans le temps et dans l’espace est donc très inégale 34. Par exemple, les précipitations totales annuelles sont de 1 200 mm à Kanté et de 1 050 mm à Mango, alors que ces deux villes ne sont distantes que de 77 km l’une de l’autre. Les pluies ont subi une diminution sensible depuis

quelques années. Au niveau des températures, la moyenne thermique mensuelle est de 31,5 °C 29. Les températures maximales sont enregistrées en mars (38 °C) et novembre (33 °C) et les températures minimales sont enregistrées au mois de janvier (17 °C) et d’août (15 °C) 34. Les

variations de température les plus importantes sont enregistrées au nord. La tendance générale de l’augmentation des températures conduit à des feux de brousse de plus en plus fréquents 29. L’harmattan est le vent qui souffle souvent l’hiver au Togo.

71

Source : Togo tourisme, Réserves naturelles

Photographie 6 : un cob de Buffon

Source : Studentsoftheworld.info, Informations de base, Togo

Températures (°C)

Précipitations (mm) Valeurs moyennes mensuelles

Graphe 7 : Températures et précipitations dans la capitale du Togo, Lomé

72

Après ces brèves descriptions du climat, nous allons fournir quelques précisions, notamment

au niveau de la pluviométrie. Ces informations nous ont été données par M. Brabant qui connaît parfaitement le climat du Togo. Ces renseignements sont essentiels pour l’étape suivante qui consiste à choisir des images satellitaires à la date la plus favorable pour effectuer des observations

dans la zone.

Il est important d’avoir des données climatiques concernant la pluviométrie, car c’est de l’eau que la végétation dépend en grande partie. La seule station climatique de référence proche des deux réserves est celle de Dapaong. La moyenne pluviométrique interannuelle est de 1 100 à

1 000 mm. Mais il y a de fortes fluctuations interannuelles. Il est donc important de connaître précisément la quantité d’eau tombée l’année des images satellitaires car la végétation en est directement dépendante. À partir des dates des images satellitaires, la quantité d’eau tombée est

facilement retrouvable dans des archives pluviométriques telles que celles de la FAO.

Il y a deux dates importantes dans le cycle saisonnier. Le début du mois de mai marque le début de la saison pluvieuse. Après la première pluie utile, la strate herbacée se développe

rapidement et tout devient uniformément vert, quel que soit le sol au-‐dessous, à l’exception faite des zones très érodées et dans les zones habitées ou défrichées pour les besoins de l’agriculture. L’autre date importante du cycle saisonnier est celle de la fin de la saison des pluies. Elle se situe

entre la fin du mois d’octobre et le tout début du mois de novembre. La végétation herbacée et arborée est alors à son développement maximum. La saison sèche stricte commence alors et pour une durée de 6 mois consécutifs.

Au moment du changement de saison, entre la saison pluvieuse et la saison sèche, qui se situe entre la 2e et la 4e décade de novembre, la strate herbacée sur les sols peu épais (moins de 50 cm) se dessèche et est parfois soumise à des feux de brousse. C’est le cas pour les sols à cuirasse

ferrugineuse compacte et peu profonde. C’est un phénomène naturel. Il est repérable sur les images. En décembre, le processus s’étend à la végétation herbacée poussant sur des sols un peu plus épais. En janvier et février, la strate herbacée est sèche et de nombreux feux de brousse parcourent le

terrain, même dans les zones protégées ou du moins sur les bordures. Le dessèchement est maximal en mars et avril. Les arbres ont souvent perdu leurs feuilles en février et mars. Ils commencent à reverdir en avril, avant même la venue des premières pluies. Il faut être prudent pour l’interprétation

des images par rapport aux feux de brousse. Dans les zones où il y a eu un feu de brousse, celui-‐ci peut être confondu avec des zones défrichées ou dégradées. Les dernières zones encore vertes en mars se trouvent dans les bas-‐fonds et dans les zones très humides. Elles sont parfois brûlées en

avril. Au début de mai, les premières pluies tombent et le cycle recommence.

3. La recherche d’images satellitaires

Il existe un bon nombre de satellites d’observation de la Terre. Parmi eux, les images des satellites français SPOT et américains Landsat sont facilement accessibles. Pour cette étude, nous avons choisi de prendre des images des satellites Landsat, pour diverses raisons. Tout d’abord, les

satellites Landsat sont utilisés depuis les années 70, alors que Spot-‐1 n’a été lancé dans l’espace

73

qu’en 1986. Nous avons donc des images plus anciennes avec Landsat permettant une comparaison

des terres sur un temps plus long. Un autre avantage est le libre accès des images Landsat. En effet, ces images sont disponible gratuitement sur internet. Le dernier atout que présentent les satellites Landsat, c’est qu’ils utilisent jusqu’à 8 bandes spectrales pour Landsat-‐7 (sept bandes multispectrales

et une bande pour le panchromatique), alors que les satellites SPOT présentent au maximum 5 bandes spectrales (quatre bandes multispectrales et une bande pour le panchromatique). Ainsi, les images données par Landsat pourront apporter plus d’informations que celles des satellites SPOT.

Ces informations seront révélées par l’utilisation de différentes combinaisons de canaux.

Dans ce paragraphe, nous allons décrire brièvement les caractéristiques des satellites Landsat. Landsat-‐1 a été lancé par la NASA en 1973 (aussi appelé ERTS-‐1 = Earth Resources Technology Satellite). C’était le premier essai d’une plateforme multispectrale d’observation non

habitée. Depuis 1983, Landsat est sous la surveillance de NOAA et non plus la NASA. Son succès, lui, est dû à une combinaison de capteurs avec différents domaines spectraux, une bonne couverture du globe et une résolution spatiale fonctionnelle. Ce programme qui, depuis 1972, n’a pas cessé de

fonctionner a permis d’accumuler une grande quantité de données d’observations. Chaque Landsat est placé en orbite héliosynchrone. Landsat-‐1, 2 et 3 étaient à une altitude de 900 km et permettaient une répétitivité de 18 jours. Les satellites Landsat plus récents sont situés à une

altitude de 700 km pour une répétitivité de 16 jours. Ils croisent tous l’équateur le matin pour profiter d’un ensoleillement maximum. Tous les satellites Landsat ont porté différents capteurs comme les systèmes de caméras RBV (Return Beam Vidicon), le système MSS (Multi Spectral

Scanner) et plus tard, le TM (Thematic Mapper). Le MSS permet de capter le rayonnement électromagnétique de la surface de la Terre provenant de quatre bandes spectrales. À partir du Landsat-‐4, nous obtenons une meilleure résolution spatiale, une meilleure résolution radiométrique,

des bandes spectrales plus étroites. Il n’a pas non plus quatre mais sept bandes spectrales avec plus de détecteurs par bandes. Tous les capteurs des différents satellites Landsat ont une fauchée de 185 km. Chaque scène fait 185 km sur 185 km 38.

Pour se procurer des images Landsat, il y a deux sites internet possibles : EarthExplorer

(<http://earthexplorer.usgs.gov/>) ou Glovis (<http://glovis.usgs.gov/>). Ces deux sites internet présentent une interface différente pour la recherche des images, mais ils possèdent le même fond d’images issues de l’USGS (United States Geological Survey). Il est également possible de télécharger

des images des satellites Landsat via le logiciel FileZilla à partir du site internet Global Land Cover Facility (<http://glcf.umiacs.umd.edu/>).

Dans un premier temps, il faut connaître le pas et le rang (path and row) du lieu qui nous intéresse. Lorsque le satellite effectue un tour de la terre, il enregistre une sorte de ligne de données

qui portera un même pas (cela est à rapprocher du terme de fauchée). Ensuite, ce pas est « découpé » en carré ou rectangle de même taille : chacune des différentes scènes obtenues portera un rang différent. Pour les images du satellite Landsat, les scènes obtenues correspondent à une

zone observée de 185 km sur 185 km. Pour trouver les pas et rang de la zone qui contient la zone protégée, nous avons effectué des recherches sur le Togo en général. De ces recherches, nous avons

74

Source : USGS, Earth Explorer

Image 15 : interface du site EarthExplorer d’USGS

75

tracé un schéma du Togo avec les différents pas et rang des images disponibles pour le pays (voir

annexe 2). Par chance, la majorité de la réserve se trouve sur une seule image (à l’exception d’une petite partie à l’extrême nord de la réserve de faune de l’Oti, que nous n’étudierons pas ici). Ceci simplifiera les études de la zone. Cette image correspond au pas 193 et au rang 53.

À présent, le temps est venu de rechercher les images que nous voulons étudier. Pour cela,

nous choisissons des images espacées au maximum dans le temps pour pouvoir avoir une évolution de la désertification sur une longue période. Pour connaître l’évolution d’un processus, il faudrait, dans l’idéal, avoir au moins trois états. En effet, avec seulement deux états, nous sommes incapables

de savoir ce qui s’est passé entre les deux. Par exemple, si nous observons l’état d’une forêt avec seulement deux images, nous pouvons, observer une déforestation. Mais comme nous n’avons pas d’informations entre les deux, nous ne pouvons pas être sûrs que la forêt a bel et bien été

uniquement déforestée. Nous ne pouvons affirmer une tendance avec seulement deux images. C’est pourquoi, il faut surveiller de manière constante ce type de milieu naturel tel que les zones protégées. Ainsi, il sera possible d’en déduire une tendance de manière sûre. Sinon, nous ne faisons

que des hypothèses d’observations. Ce point est très important.

Cependant, dans notre étude, faute d’un nombre suffisant d’images convenables et de même époque saisonnière, nous n’allons faire une comparaison qu’entre deux états. Les conclusions que nous déduirons seront certes évidentes mais bien sûr toujours contestables. Ces observations ne

seront pas définies de manière indiscutable puisque nous n’observerons qu’une tendance et nous ne serons pas sûrs que sur la période étudiée ce phénomène ait toujours eu lieu. En plus de cette faiblesse, cette étude aura le défaut de se baser uniquement sur des images satellitaires qui ne

seront pas étudiées conjointement à des observations de terrains, permettant de confirmer nos interprétations.

Après avoir éliminé toutes les images qui n’étaient pas utilisables à cause de la présence de nuages trop nombreux, nous avons pu établir une liste des images intéressantes et de bonne qualité

(sans nuages) sur la zone étudiée. Cependant, il n’y a pas d’image disponible sur une période de presque 10 ans, entre 1989 et 1999. En effet, les pays africains, ne représentant pas forcément un très grand intérêt stratégique pour les États-‐Unis, peu d’images ont été conservées ou même prises

durant cette période. En revanche, nous pouvons en trouver une très grande quantité sur les États-‐Unis durant cette même période. Après avoir soumis à M. Brabant les images sélectionnées, celui-‐ci nous a précisé à quelle saison elles avaient été prises. En voici la liste :

Quelques images dont nous disposons par le biais des bases de données d’USGS EarthExplorer et

Global Land Cover Facility

Sur USGS EarthExplorer

Landsat TM 4 et 5 :

11-‐SEP-‐84 En pleine saison pluvieuse 23-‐JAN-‐87 En milieu de saison sèche . Strate herbacée bien sèche. Feux de brousse probables

30-‐OCT-‐87 Au maximum de la saison pluvieuse 24-‐JAN-‐99 Idem 23 janvier

76


Image 16 : Image de la zone étudiée en couleur naturelle format JPEG,

30 octobre 1987


Image 17 : Image de la zone étudiée en couleur naturelle avec présence de nombreux nuages,

format JPEG, 12 septembre 1990

77

Landsat ETM 7 + SLC-‐off (2003 jusqu’à aujourd’hui) :

23-‐OCT-‐08 Au maximum de la saison pluvieuse 24-‐SEP-‐09 En pleine saison pluvieuse 10-‐OCT-‐09 Idem

26-‐OCT-‐09 Proche du maximum de la saison pluvieuse 28-‐JUL-‐11 Saison des pluies bien installée ; la strate herbacée est verte et uniforme

Sur Global Land Cover Facility

Landsat TM 4 et 5 :

30-‐OCT-‐1987 Au maximum de la saison pluvieuse 03-‐FEV-‐1988 Saison sèche avancée ; nombreux feux de brousse probables

Landsat ETM 7 :

06-‐NOV-‐2007 Maximum de la saison pluvieuse

M. Brabant nous précise cependant qu’il faut moduler ces prévisions en nous renseignant sur la pluviométrie de l’année : l’année a-‐t-‐elle été une année à pluviométrie normale (entre 1 000 et 1 100 mm de pluie), une année déficitaire à moins de 1 000 mm (le maximum saisonnier peut être

alors plus précoce) ou une année excédentaire à plus de 1 100 mm (le maximum saisonnier est alors plus tardif et le dessèchement de la végétation est décalé de 1 à 3 semaines vers fin décembre et janvier) ?

Il nous indique alors que la meilleure période pour examiner les photos aériennes et images

satellites est le mois de décembre pour une pluviométrie normale. À ce moment-‐là, il n’y a pas encore de feux de brousse et nous pouvons voir des nuances dans le dessèchement de la strate herbacée. Les zones défrichées apparaissent mieux. La plus mauvaise période se situe en mars et en

avril et aussi en mai avant la première pluie utile.

Pour suivre au mieux ces indications, nous avons choisi d’étudier l’image du 30 octobre 1987 (Landsat TM 4 et 5) à comparer à l’image du 6 novembre 2007, obtenues par le site internet Global Land Cover Facility. Ces images présentent l’intérêt d’être de la même période saisonnière à un

intervalle de temps de 20 ans. Les deux années que nous avons choisies n’ont pas été exceptionnelles et restent dans la moyenne qui est d’environ 1 200 mm/an 33, 35.

Une fois que nous avons choisi les images que nous souhaitons analyser, nous les avons

téléchargées via le logiciel FileZilla. Il est également possible de les commander à USGS. Suite à cela, nous recevons plusieurs fichiers comprenant des informations sur la prise de vue et la calibration ainsi que les données brutes (niveaux d’énergie reçus par le capteur pour chaque pixel et chaque

bande). Ces images peuvent ensuite être analysées dans un logiciel de système d’information géographique (SIG). L’intérêt des SIG est de pouvoir superposer à l’image un certain nombre de données géoréférencées, comme l’emplacement des routes, des villes, des rivières et, dans notre

cas, des zones protégées. Il est aussi possible de déterminer le contenu des pixels pour connaître l’absence ou la présence de végétation dense par exemple.

78

4. Premières analyses à l’aide du logiciel ArcGIS

Avant de mettre les images satellitaires à disposition du public, les centres de réception des

informations satellitaires réalisent des prétraitements. Ce sont des opérations nécessaires avant le traitement principal. Ils réalisent des corrections radiométriques (correction des irrégularités, des bruits et conversion des données) et corrections géométriques (distorsions dues aux variations de la

géométrie Terre-‐capteur et transformation des données en coordonnées) 38.

Les images que nous avons obtenues sont de format numérique, c'est-‐à-‐dire que ce sont des images représentées par une matrice de pixels où chaque pixel correspond à un nombre (niveau

d’intensité du pixel). Il existe un autre type de format : le format analogique. Ce type de format correspond à des données d’imagerie dans un format photographique, indépendamment du type de capteur et de la façon dont les données sont recueillies 38.

Le but de l’analyse et de l’interprétation des images est d’identifier et de mesurer différentes

cibles dans une image pour pouvoir en extraire de l’information utile. Chacune des cibles correspond à toute structure ou objet observable dans une image Cela peut être un point, une ligne ou encore une surface. Cette cible est distincte, c'est-‐à-‐dire qu’elle est contrastée par rapport aux structures

avoisinantes 38.

L’analyse numérique au moyen d’un ordinateur spécialisé doit toujours être faite en même temps que l’analyse et l’interprétation humaine. L’analyse visuelle se fait image par image, canal par canal et elle est plus subjective tandis que l’analyse numérique se fait par l’analyse simultanée de

plusieurs bandes spectrales en même temps et le traitement de banques de données 38.

L’analyse visuelle repose sur un certain nombre de critères à observer. Le premier est le ton de l’image Il se rapporte à la clarté relative ou à la teinte des objets de l’image Le second critère est celui de la forme. C’est l’allure générale de l’objet, sa structure ou son contour. La forme est très

importante, car elle permet de voir l’influence de l’homme dans le paysage que nous étudions. En effet, les objets sont de forme beaucoup plus rectiligne lorsqu’ils ont été dessinés par la main de l’homme que par la nature. La taille des objets est, quant à elle, fonction de l’échelle à laquelle nous

étudions le paysage. L’agencement spatial des objets discernables par l’œil est appelé patron. La texture est importante aussi et souvent confondue avec la structure. Elle se réfère à l’arrangement et à la fréquence des variations de teintes. Les ombres donnent une idée du profil et de la hauteur

relative des cibles. Enfin, le dernier critère à prendre en compte est l’association. Elle correspond à la relation entre la cible d’intérêt et ce qui l’entoure 38.

N’ayant pas d’expérience dans le domaine de l’analyse visuelle, nous allons uniquement baser nos analyses sur le numérique et les traitements faits par ordinateur. Cependant, il est

important de souligner qu’une analyse par outil informatique est loin d’être suffisante pour déterminer une information de manière certaine. L’analyse visuelle est très importante.

79

Concernant l’analyse numérique, il est nécessaire d’avoir un système d’analyse d’images. Ce

système doit être associé à un SIG, afin de pouvoir superposer à l’image satellitaire des couches diverses comme le plan des routes, la carte du pays, les principales villes ou encore les zones protégées. Pour notre étude, nous avons utilisé le logiciel ArcGIS version 10.

Les satellites ont la propriété d’acquérir des données dans plusieurs bandes spectrales à la

fois. Le tableau 4 représente les relations entre les couleurs et les bandes spectrales pour les différentes images.

Pour créer des images, on associe aux bandes spectrales les trois couleurs (rouge, vert, bleu) qui permettent de faire des images en couleur sur l’ordinateur 36. Suivant le canal que nous utilisons

pour telle ou telle couleur nous mettons en avant différentes propriétés. Par exemple, avec le satellite Landsat, si nous utilisons le rouge pour le canal 3, le vert pour le canal 2 et le bleu pour le canal 1, nous obtenons une image avec la couleur naturelle des différents objets (la végétation en

vert, l’eau en bleu foncé, les routes en gris…). Par contre, si nous utilisons le canal 5 pour le rouge, le canal 4 pour le vert et le canal 3 pour le bleu, nous mettons en évidence la végétation. Celle-‐ci sera de couleur verte. Plus le vert est foncé, plus la végétation réalise de la photosynthèse. Si le sol est nu,

le pixel correspondant apparaît en rose. Les zones bâties sont de couleur rose pâle voire blanc.

Sur les images 18, 19, 20 et 21, nous pouvons voir qu’il y a de très importantes différences entre les années 1987 et 2007. En effet, en couleur naturelle, nous constatons que le vert foncé à l’intérieur de la délimitation du parc a en partie disparu. Sur la seconde image, celle de 2007, nous

voyons bien que la végétation a été remplacée par des taches de couleur plus claire (rose voire bleu clair). Ceci met en évidence la présence d’habitations, qui n’existaient pas sur l’image de 1987. À première vue, la végétation dense aurait disparu entre les années 1987 et 2007 dans la zone du parc.

Cette végétation de forêt aurait laissé place à une végétation plus rase et à des habitations. Cependant, ceci n’est qu’une observation. Pour avoir une preuve supplémentaire de la déforestation de la région, nous allons à présent utiliser une formule pour calculer l’indice de végétation

normalisée.

5. La déforestation de la réserve observée sur les images

Dans le paragraphe précédent, nous avons montré que les deux réserves semblent avoir subi une certaine réduction de la couverture végétale initiale. Pour avoir une idée de la densité du couvert végétal actuel, nous allons déterminer l’indice de végétation normalisé.

80

Image 18 : Image satellitaire du

nord du Togo en couleur naturelle au 30 octobre 1987

Image 19 : Image satellitaire du nord du Togo en couleur naturelle

au 6 novembre 2007

81


nord du Togo en couleur végétation au 30 octobre 1987

[Tapez une citation prise dans le document ou la synthèse d'un

passage intéressant. Vous pouvez placer la zone de texte n'importe où dans le document. Utilisez l'onglet

Outils de zone de texte pour modifier la mise en forme de la zone de texte de la citation.]


nord du Togo en couleur végétation au 6 novembre 2007

82

Bandes spectrales B = Bleu V = Vert R = Rouge Proche

Infrarouge

Moyen

Infrarouge

Moyen

Infrarouge

Longueurs d’ondes repères (nm)

450 550 675 900 1700 2200

Image couleur : couleur résultante

Bleu Vert Rouge

Image Infrarouge couleur : couleur résultante

Bleu Vert Rouge

Canal SPOT B1 B2 B3 B4

Canal TM TM1 TM2 TM3 TM4 TM5 TM7

Source : Sols et environnement, 36

Tableau 4 : Relations entre couleurs et bandes spectrales pour les images couleur et infrarouge couleur

Explications sur l’indice de végétation normalisé sur ArcGIS :

« L'indice NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) est un indice normalisé permettant

de générer une image affichant la couverture végétale (biomasse relative). Cet indice repose sur le contraste des caractéristiques de deux canaux d'un jeu de données raster multispectral : l'absorption

du pigment chlorophyllien dans le canal rouge et la haute réflectivité des matières végétales dans le canal proche infrarouge (NIR).

L'indice NDVI est utilisé dans le monde entier pour surveiller la sécheresse, contrôler et prévoir la production agricole, aider à la prévention des incendies et cartographier la désertification. L'indice NDVI est privilégié pour l'observation globale de la végétation car il permet de compenser les

changements de conditions d'éclairage, de pente de surface, d'exposition et d'autres facteurs exogènes (Lillesand, 2004).

La réflexion différentielle dans les canaux rouge et infrarouge (IR) permet de contrôler la densité et l'intensité de la croissance végétale à l'aide de la réflectivité spectrale du rayonnement solaire. Les feuilles vertes affichent fréquemment une meilleure réflexion dans la plage de longueur

d'onde proche infrarouge que dans les plages de longueur d'onde visibles. Lors du stress hydrique des feuilles ou lorsqu'elles sont malades ou mortes, elles deviennent plus jaunes et ont une moindre réflexion dans la plage proche infrarouge. Les nuages, l'eau et la neige affichent une bien meilleure

83

réflexion dans la plage visible que dans la plage proche infrarouge, alors que la différence est

presque nulle pour la roche et le sol nu. Le processus Indice NDVI crée un jeu de données monocanal qui représente principalement la couverture végétale. Les valeurs négatives représentent les nuages, l'eau et la neige et les valeurs proches de zéro représentent la roche et le sol nu.

L'équation NDVI par défaut documentée se présente comme suit :

NDVI = ((IR – R)/(IR + R))

• IR = valeurs de pixel de la bande infrarouge

• R = valeurs de pixel de la bande rouge

Cet indice génère des valeurs comprises entre – 1,0 et 1,0 représentant principalement la

couverture végétale, où les valeurs négatives sont essentiellement générées par les nuages, l'eau et la neige et les valeurs proches de zéro essentiellement générées par la roche et le sol nu. Les très faibles valeurs de l'indice NDVI (0,1 et inférieures) correspondent aux surfaces stériles de roche, de

sable ou de neige. Les valeurs modérées représentent des zones arbustives et prairiales (0,2 à 0,3), alors que les valeurs élevées indiquent des forêts tempérées ou tropicales humides (0,6 à 0,8) (Réf. : http://earthobservatory.nasa.gov/Library/MeasuringVegetation).

ArcGIS utilise l'équation suivante pour générer les données en sortie :

NDVI = ((IR – R) / (IR + R)) * 100 + 100

Il en résulte une plage de valeurs de 0 à 200 associées à une structure 8 bits. »

Il existe d’autres formules permettant de calculer un indice de végétation normalisé que celle donnée par ArcGIS, cependant, elles ont toutes comme formule de base :

NDVI = ((IR – R) / (IR + R))

Pour réaliser les images de NDVI, nous avons utilisé la formule NDVI = (((IR – R) * 10 000) /

(IR + R)) dans « Calculatrice Raster » de ArcGIS. En effet, nous avions quelques soucis pour afficher les chiffres à virgule dans ArcGIS. Or, le NDVI possède des résultats compris entre – 1 et 1, avec tout un ensemble de différents décimaux. Ainsi, en utilisant le facteur (* 10 000), nous avons obtenu des

chiffres compris entre – 10 000 et 10 000. La bande infrarouge correspond au canal 4 et la bande rouge correspond au canal 3.

Nous avons donc effectué la formule ci-‐dessus pour les images de 1987 et de 2007. Les

résultats obtenus étaient bien entre – 10 000 et 10 000. Pour pouvoir comparer les deux états, nous

avons choisi de soustraire les images de 1987 et de 2007. Pour avoir des résultats corrects et ne correspondant qu’à la végétation, nous avons enlevé les pixels correspondant à des NDVI négatifs (eau ou nuages) au moyen de l’outil « extraction par attribut » de ArcGIS. N’ayant plus que des

valeurs positives, la soustraction était alors possible. Nous avons soustrait l’image de 1987 à celle de

84

2007 (image de 2007 – image de 1987). Ceci nous permet de voir si nous avons une différence

positive ou négative entre chacun des NDVI de chaque pixel de l’image Les résultats obtenus sont compris entre – 1 et 1 sans le facteur (* 10 000) et, pour nous, les valeurs de NDVI sont comprises entre – 10 000 et 10 000. Pour savoir si nous avons affaire à de la déforestation ou reforestation, il

nous suffit de procéder de la manière suivante : NDVI < 0

NDVI 2007 – NDVI 1987 < 0 NDVI 2007 < NDVI 1987 moins de végétation en 2007 qu’en 1987

déforestation NDVI > 0 NDVI 2007 – NDVI 1987 > 0

NDVI 2007 > NDVI 1987 plus de végétation en 2007 qu’en 1987 reforestation (implantation d’une végétation non existante auparavant)

Les valeurs négatives correspondent à de la déforestation ou à une disparition de la végétation, les valeurs positives correspondent à de la végétation nouvelle ou qui a repoussée entre 1987 et 2007.

Sur la carte, nous avons choisi de représenter les NDVI négatifs dans les tons rouges et les

NDVI positifs dans les tons verts. Plus la valeur de NDVI est élevée ou plus elle est basse, plus la

couleur est foncée. Ainsi, à partir de la carte des NDVI réalisée (carte 11), nous constatons que la zone de l’image

satellitaire (pas 193 rang 53) a subi une importante dégradation de la végétation. En effet, très peu de zones sont en vert. En ce qui concerne les deux zones protégées, la perte de végétation est aussi massive entre 1987 et 2007. Il ne reste que quelques zones avec des NDVI positifs le long des rivières

seulement.

6. Quelles causes à la déforestation de la zone ?

Comme énoncé précédemment, au début de l’établissement de ces deux zones préservées,

la surveillance était drastique. Un certain nombre de Togolais qui vivaient dans cette zone a été contraint de quitter les lieux. La surveillance était faite par des militaires de l’armée sous le contrôle du président de la République du Togo, Gnassingbé Eyadema. Cela permettait de protéger la zone. À

cette époque, les surfaces cultivées dans la Région des Savanes étaient de 73 km2, soit 2,7 % des zones cultivées du pays 31. En dehors des réserves, dans le bassin versant de l’Oti, il y avait de très fortes pressions anthropiques et climatiques entre 1970 et 1990. La sécheresse, l’avancée du désert

et l’activité agricole ont principalement participé à la dégradation de ce bassin 34. Les terres des parties septentrionales du pays étaient, à cette époque, déjà bien dégradées.

85

Carte 11 : Différences d’indices de végétation normalisés des deux zones protégées entre 2007 et 1987

86

En 1990, à la suite de troubles sociopolitiques, le pouvoir s’est affaibli. Les militaires n’étaient

donc plus occupés à surveiller les différents espaces protégés, mais se trouvaient à tenter de calmer la population. Les espaces protégés n’étant plus surveillés, la population a envahi à nouveau ces terres, riches en matières premières comme le bois, utilisé pour des besoins énergétiques. Cela a eu

pour conséquence le défrichement, la mise en culture avec pratique du brûlis, la coupe de bois, la chasse et la pêche au sein de la zone protégée 29, 34.

Cette région est très vulnérable à cause des conditions climatiques. En effet, les pluies peuvent être de forte intensité et favoriser l’érosion. Ceci a pour conséquence d’éroder le sol, parfois jusqu’à la couche sous-‐jacente. Nous pouvons constater divers types de dégradations dans la région :

érosion en nappe, en rigoles, des dégradations biophysiques comme la compaction, l’encroûtement de surface, la déstabilisation de la structure des agrégats, l’aridification, la diminution de la matière organique ou encore la diminution quantitative de la macrofaune du sol. Cependant, ces types de

dégradation ont majoritairement lieu plus au nord des réserves, où les sols sont déjà très dégradés. Les conditions climatiques ont également un effet très prononcé sur la végétation. L’augmentation de température et la diminution de la pluviosité qui a lieu en ce moment sur l’Afrique de l’Ouest a un

impact négatif sur la dynamique des ligneux de la forêt. Ceci se reflète par une mortalité anormalement accrue des arbres (de petit diamètre) de la forêt d’Oti-‐Kéran 29. En y ajoutant les effets des activités humaines, les sols risquent de se dégrader à une vitesse nettement supérieure.

Dans cette région, la pression foncière est très importante depuis 1990 car la densité actuelle de population peut atteindre localement 250 hab./km2 31. 16 710 habitants étaient illégalement

installés au nord de la réserve de faune de l’Oti et du parc national de la Kéran en 2002. La zone est, à l’heure actuelle, quasi-‐totalement envahie par des populations sédentaires amenant avec elles écoles, villages, élevages et routes. La population locale n’est pas toujours d’accord avec le maintien

des espaces protégés et remet en cause la vocation même de la réserve, à savoir la conservation et protection de la biodiversité 37.

Au niveau des sols et de la végétation, la forêt de la réserve est une forêt claire. Ce type de

forêt est le résultat d’une dégradation des forêts denses à cause des feux de brousse et de l’existence d’une longue saison sèche 29. Les forêts claires sont aujourd’hui l’un des écosystèmes les plus menacés de la planète 29. Il y a dégradation de la végétation et des paysages à cause de la mise

en culture et des brûlis (carbonisation), beaucoup pratiqués par la population locale 29. La déforestation se produit lors de la mise en place de culture sur brûlis et de la surexploitation du bois comme source d’énergie. Des espèces d’arbres sont aujourd’hui menacées dans la réserve à cause

des activités humaines et du changement climatique ; c’est, par exemple, le cas pour l’espèce Anogeissus leiocarpus 29.

En ce qui concerne l’élevage, ce bassin accueille des troupeaux de bétail transhumant chaque

année. La transhumance est très importante entre les pays du nord (Sahel) et la zone de savane 37. Ce bétail vient du Burkina Faso et du Niger. Ces mouvements saisonniers ont permis le maintien et la

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Source : Lignes de bord, Déforestation : la faim d’un monde

Photographie 7 : Déforestation du mont Agou au Togo, point culminant du pays, situé au sud-‐ouest du Togo

transmission de maladies transfrontalières et des trypanosomes animales 34. À cela s’ajoute le braconnage intensif qui a provoqué la disparition d’une partie de la faune présente dans la réserve. Actuellement, le statut d’un certain nombre d’animaux présents autrefois comme le cob de Buffon,

le céphalophe de Grim, le buffle, le babouin, le patas, le singe vert ou encore le phacochère est difficile à connaître. La faune qui persiste se trouve au milieu du parc et reste très craintive. Il y a une perte continue des ressources fauniques 37. Les oiseaux sont les moins affectés par l’état actuel du

parc, à cause de l’existence de cours d’eau et de nombreuses mares. D’ailleurs, le parc est classé comme une zone importante pour les oiseaux (IBA) 37.

En plus de la colonisation et de l’exploitation des espaces protégés par la population, la gestion des deux réserves est loin d’être satisfaisante. Celles-‐ci sont actuellement entretenues et

dirigées par la Direction de la faune et de la chasse, qui dépend du ministère de l’Environnement, du Tourisme et des Ressources forestières 39. Cependant, les parcs ne présentent pas de plan de gestion.

Le budget que les réserves reçoivent est également insuffisant pour gérer le parc convenablement. Ce budget ne peut payer que les salaires des agents et les déplacements en voiture. Le personnel est trop peu nombreux (seulement 6 personnes sur la réserve de l’Oti) et manque de compétences 37.

Tous ces différents effets ont conduit à la révision des limites du parc national de la Kéran (aussi appelé parc national Oti-‐Kéran) de 179 550 à 69 000 hectares et de la réserve de faune de l’Oti (aussi appelé parc national Oti-‐Mandouri) de 147 000 à 110 000 hectares 37. Le processus de requalification

est en cours actuellement 37.

88

7. Quelques solutions possibles

Bien que les effets de la population sur ces deux espaces protégés soient loin d’être

bénéfiques, un certain nombre de mesures est mis en place et amène à penser que la situation pourrait évoluer favorablement à l’avenir, si la population l’accepte.

Bien qu’il y ait de fortes réticences de la part de certaines populations, d’autres agissent tout

de même en faveur de la biodiversité et choisissent de se déplacer en dehors de la réserve 39. Il y a aussi l’établissement des Associations villageoises de gestion participative des aires protégées qui

permettent d’impliquer les populations locales dans les différentes prises de décision. Le ministère de l’Environnement et des Ressources forestières est actuellement engagé dans un programme de réhabilitation du parc 29. Il va mettre en place une régularisation de l’envahissement de la population 37.

D’un point de vue écologique, les observations nombreuses de la forêt comme par exemple les recensements aériens amènent à penser que le couvert végétal se régénère et que les animaux reviennent progressivement 39. À l’avenir, la nécessité de mettre en place des règles d’exploitabilité

des ligneux, entre autres, va être étudiée, avec obligation, si on veut couper un arbre, que le tronc ait un diamètre supérieur à une dimension déterminée 29.

Les institutions espèrent tout de même que les réserves seront préservées au maximum par

la proximité du complexe WAP (Burkina Faso et Bénin) et souhaitent un repeuplement naturel ultérieur. Il est également essentiel de maintenir le corridor entre les deux parcs pour permettre l’allée et venue des différentes espèces d’animaux. En dépit de cela, il semblerait, selon des études,

qu’il soit inévitable de ramener la faune artificiellement dans ces deux réserves 37.

Depuis 2005, c’est le fils de l’ancien président de la République du Togo qui est au pouvoir. Son nom est Faure Gnassingbé. Après avoir passé plusieurs années à rétablir le calme dans son pays, nous pouvons

espérer qu’il reprendra, dans un proche avenir, ce que son père avait entrepris pour la gestion de ces deux réserves dans un proche avenir, avant que leur désertification ne devienne irréversible.

En conclusion de cette quatrième partie, nous pouvons dire que l’outil de télédétection a été très utile pour déceler la destruction de la végétation sous l’effet des activités humaines. À partir de

l’interprétation des images que nous avons recueillies, nous avons pu voir que la zone aurait subi une très forte déforestation à partir des années 1990. Ceci s’explique par le relâchement dans la surveillance des réserves par les autorités, à la suite de problèmes socio-‐politiques. Cependant, bien que les résultats soient

bien visibles sur les images, une vérification sur le terrain serait judicieuse. De plus, cette vérification nous permettrait de déterminer l’état de dégradation des sols résultant de la destruction de la végétation.

Ce type d’étude sur la vitesse assez alarmante du processus de dégradation des terres qui a

eu lieu en moins de 20 ans à cause des pratiques de la population locale, serait une base intéressante à soumettre à des organisations non gouvernementale sensibles aux problèmes de l’environne-‐ment. Celles-‐ci pourraient appuyer le gouvernement dans l’aide à la prise de décision de nouvelles mesures

afin de protéger et réhabiliter la zone.

89

Source : République togolaise, Société, Lutte contre la déforestation

Le Togo a célébré mardi la Journée de l’arbre au Togo. À cette occasion le Premier ministre Gilbert Houngbo a symboliquement planté un arbre sur la route d'Agbalépédogan à Lomé, imité par le président de l'Assemblée, Abass Bonfoh et par les membres du gouvernement.

Instituée en 1977 par le président Eyadéma (décédé en février 2005), cette journée vise à lutter contre la déforestation. Selon le ministre de l'Environnement et des Ressources forestières, Kossivi Ayikué, des milliers d’arbres seront plantés cette année dans le pays.

Photographie 8 : La Journée de l’arbre au Togo

90

Conclusion

Ce travail sur la désertification a permis d’approcher d’abord le problème de la

désertification dans sa globalité. Dans un deuxième temps, nous avons défini les zones dites « à risque » en l’Afrique de l’Ouest. Enfin, après avoir décrit la télédétection comme un outil indispensable au suivi environnemental des écosystèmes, nous l’avons utilisé pour l’étude d’un cas

pratique au nord du Togo.

Cette étude a mis en évidence l’existence d’une vaste zone de terrain qui a subi une dégradation importante et ceci de manière très rapide. Si la nouvelle utilisation des sols ne se fait pas dans le sens de leur conservation, cette déforestation peut entraîner un risque de désertification. Ce

type de problème est actuellement en train de s’amplifier en Afrique, à cause de l’expansion de la population qui nécessite d’exploiter les terres pour survivre. Un autre type de végétation qui est soumis à de grands changement est celui de la « brousse tigrée ». Ce type de formation végétale, très

spécifique en Afrique sahélienne, a tendance aujourd’hui à disparaître à cause de l’exploitation par les hommes des « bandes » de végétation. Ces phénomènes risquent d’être d’autant plus importants à l’avenir que des réchauffements climatiques sont attendus, en plus des effets de la croissance

démographique.

Bien que ce discours soit plutôt alarmiste sur la situation du continent africain, un certain nombre de projets voit le jour afin de tenter d’endiguer la désertification. L’un des plus spectaculaire est celui de la « Grande muraille verte ». Ce projet consiste en la construction d’une barrière végétale

(de toutes sortes : parcs, fermes, cultures, forêts…) au sud du Sahara pour empêcher sa progression. Cette muraille serait large de 15 km et s’étendrait du Sénégal à l’ouest jusqu’à Djibouti à l’est sur une distance de 7 600 km environ. De plus, elle permettrait à la population de devenir plus autonome au

niveau de l’apport nutritionnel. Ce projet a été signé en 2011. C’est très prometteur. Il nous reste à voir quand il verra le jour.

91

Bibliographie

Partie I

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Carte 6: Changements possibles en Afrique (Source : Atlas de l’intégration régionale en Afrique de l’Ouest, Le climat et les changements climatiques) Référence bibliographique 16.

Carte 7 : « Soil degradation » du programme GLASOD (Source : UNEP, Degraded soils) Disponible sur <http://maps.grida.no/go/graphic/degraded-‐soils>

Carte 8 : Indices de dégradation des sols du Nord du Togo (Source : TOGO État de la désertification des terres résultant des activités humaines : Notice explicative de la carte des indices de dégradation) Référence

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Carte 9 : Togo (Source : Routard.com, carte Togo) Disponible sur

<http://www.routard.com/guide_carte/code_dest/togo.htm>

Carte 10 : Nord du Togo (Source : Carte IGN du Togo)

Carte 11 : Différences d’indice de végétation normalisé des deux zones protégées entre 2007 et 1987

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<http://www.inra.fr/la_science_et_vous/partager_nos_ressources/prets_d_expositions/sia09_le_sol>

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Encadré 3 : Quelques dates importantes du programme ROSELT (Source : CSFD, 1) Référence bibliographique 11.

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Graphe 3 : Perspectives du potentiel agricole dans le monde (Source : Atlas de l’intégration régionale en

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Graphe 4 : Évolution des températures depuis 20 000 ans (Source : Atlas de l’intégration régionale en Afrique

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Image 2 : Coupe de sol (Source : SVT au collège, 2012). Disponible sur

<http://svtaucollege.fr/index.php?option=com_content&task=view&id=14&Itemid=32>

Image 3 : Interrelations entre les différents processus intervenant dans la désertification (Source : CSFD, 8).

Référence bibliographique 3.

Image 4 : Évolution de la superficie du lac Tchad (janvier 1999, 2003 et 2007) (Source : Atlas de l’intégration

régionale en Afrique de l’Ouest, Le climat et les changements climatiques) Référence bibliographique 16.

Image 5 : Différents types de sol (Source : ÉCOSYSTÈMES, Typologie des sols) Disponible sur

<http://www.ecosociosystemes.fr/typologie_sols.html>

Image 6 : Une des premières images de photographie aérienne prises par Nadar, place de l’étoile (Source :

volmag.free.fr, Histoire) Disponible sur <http://volmag.free.fr/KAP/KAPhistoire.htm>

Image 7 : Représentation du satellite Landsat 7 (Source : NASA, Media Resources) Disponible sur

<http://landsat.gsfc.nasa.gov/images/media.html>

Image 8 : Spectre électromagnétique (Source : Olympiades de physique 2005, Le phénomène lumière) Disponible sur <http://olympiade.poissons.free.fr/le_phenomene_lumiere.htm>

Image 9 : Direction des champs des ondes électromagnétiques (Source : Olympiades de physique 2005, Le phénomène lumière) Disponible sur <http://olympiade.poissons.free.fr/le_phenomene_lumiere.htm>

Image 10 : Les différents flux à la surface d’un objet (Source : Formation de la vie, Composition de l’atmosphère terrestre) Disponible sur <http://formationdelavie.free.fr/atmosphere.htm>

Image 11 : Position relative du satellite géostationnaire et du satellite héliosynchrone (Source : AgroParisTech, Les satellites d’observation de la Terre) Disponible sur

<http://138.102.82.2/supports/cours/teledetection/vademecum/vecteurs/SATEL.html>

Image 12 : Interactions entre les éléments du système de télédétection et ses explications (Source :

RESSOURCES NATURELLES CANADA, Tutoriel : Notions fondamentales de télédétection) Référence bibliographique 28.

98

Image 13 : Lien entre la luminosité des pixels, les pixels et l’image satellitaire obtenue (Source : Académie de

Rennes SVT, Réalisation d’une image satellite) Disponible sur <http://espace-‐svt.ac-‐rennes.fr/applic/images_sat/ima_sat/ima_sat.htm>

Image 14 : Image satellitaire de la région des Savanes au Nord du Togo, Djanbangou (Source : Google Earth)

Image 15 : Interface du site EarthExplorer d’USGS (Source : USGS, Earth Explorer) Disponible sur

<http://earthexplorer.usgs.gov/>

Image 16 : Image de la zone étudiée en couleur naturelle, format JPEG, 30 octobre 1987 (Source : USGS, Earth

Explorer) Disponible sur <http://earthexplorer.usgs.gov/>

Image 17 : Image de la zone étudiée en couleur naturelle avec présence de nombreux nuages, format JPEG, 12

septembre 1990 (Source : USGS, Earth Explorer) Disponible sur <http://earthexplorer.usgs.gov/>

Image 18 : Image satellitaire du Nord du Togo en couleur naturelle au 30 octobre 1987

Image 19 : Image satellitaire du Nord du Togo en couleur naturelle au 6 novembre 2007

Image 20 : Image satellitaire du Nord du Togo en couleur végétation au 30 octobre 1987

Image 21 : Image satellitaire du Nord du Togo en couleur végétation au 6 novembre 2007

Photographie 1 : Végétation anéantie dans une région affectée par la sécheresse, sol Dior, Sénégal (Source : © FAO, Ch. Earth). Disponible sur <http://www.futura-‐sciences.com/fr/news/t/terre-‐3/d/journee-‐mondiale-‐

contre-‐la-‐desertification-‐un-‐tiers-‐du-‐globe-‐menace_6514/>

Photographie 2 : Champ de mil durant la saison sèche, après que le fermier ait enlevé les tiges de mil

(14° 15' 10" Nord et 8° 52' 00" Est) (Source : Dalli, env. printemps 1990). Disponible sur <http://www.eden-‐foundation.org/francais/articles_desertification.html>

Photographie 3 : Exemple de l’avancée du désert sur une oasis dans le Sahel (Source : © VOLTCHEV, UNEP). Disponible sur <http://www.hardrainproject.com/hrpl?n=1660>

Photographie 4 : Déforestation en Amazonie, Brésil (Source : GEO, © Marcelo Sayao/epa/Corbis). Disponible sur <http://www.geo.fr/environnement/actualite-‐durable/deforestation-‐fao-‐33893>

Photographie 5 : Sol craquelé par la secheresse, Burkina Faso (Source : © IRD/ Daina Rechner). Disponible sur <http://www.ird.fr/toute-‐l-‐actualite/actualites/communiques-‐et-‐dossiers-‐de-‐presse/dakar-‐accueille-‐l-‐atelier-‐ripiecsa-‐accompagnement-‐a-‐l-‐ecriture-‐d-‐articles-‐scientifiques>

Photographie 6 : Un cob de Buffon (Source : Togo tourisme, Réserves naturelles) Disponible sur <http://www.togo-‐tourisme.com/togo-‐tourisme-‐faune-‐reserves-‐parcs-‐naturels.php?id_page=19>

Photographie 7 : Déforestation du mont Agou au Togo, point culminant du pays, situé au sud-‐ouest du Togo (Source : Lignes de bord, Déforestation : la faim d’un monde) Disponible sur

<http://www.delaby.info/post/2008/03/14/Deforestation-‐ %3A-‐la-‐faim-‐dun-‐monde>

Photographie 8 : Prise lors de la journée de l’arbre au Togo (Source : République Togolaise, Société, Lutte

contre la déforestation) Disponible sur <http://www.republicoftogo.com/Toutes-‐les rubriques/Societe/Lutte-‐contre-‐la-‐deforestation>

99

Tableau 1 : Quelques chiffres concernant les ressources mondiales en terres (Source : CSFD, 8). Référence

bibliographique 3.

Tableau 2 : Liste des principales dégradations qui affecte les sols ferrugineux d’Afrique de l’Ouest (Source :

inspiré du travail de P.Brabant) Référence bibliographique 15.

Tableau 3 : Constitution de l’indice synthétique d’état de dégradation (Source : CSFD, 8) Référence

bibliographique 3.

Tableau 4 : Relations entre couleurs et bandes spectrales pour les images couleur et infrarouge couleur

(Source : Sols et environnement) Référence bibliographique 36.

100

Annexe 1

Construction de l’indice synthétique de dégradation des terres

En marron tramé : les dix sous-types les plus fréquents dans les zones affectées par la désertification. En marron : les 26 sous-types de dégradation qui peuvent se manifester dans les zones à risque de désertification. * Érosion en ravines et en ravins dans les secteurs périphériques et non asphaltés des villes des pays en développement. ** Lors des conflits dans les Balkans, en Irak, au Koweït et en Afghanistan, les troupes de l’OTAN, les coalisés et l’armée américaine principalement ont abondamment utilisé des munitions à uranium appauvri. Les débris très fins d’uranium appauvri émis par l’explosion de la munition à l’impact se déposent sur le sol en le contaminant.

101

Annexe 2

Schéma des pas et rang du Togo

Documents

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