FA 5.2 - Variabilité climatique, hydrochimique et géochimique en contexte de changement global

Coordinateurs:

Justificatif /Enjeux:

L’Afrique Centrale subit depuis plusieurs décennies des changements climatiques et hydrologiques importants, modifiant les régimes des cours d’eau et la disponibilité saisonnière des ressources en eau. De plus, cette région, jusque-là particulièrement préservée subit une pression anthropique sans cesse croissante liée à l’urbanisation, l’intensification des exploitations forestières, l’ouverture de nouvelles concessions minières et à la mise en culture de vastes espaces pour le palmier à huile ou la banane, provoquant une altération de la quantité et de la qualité des ressources en eau et en sols.

L’étude de la variabilité des régimes hydrologiques et de leurs liens avec la variabilité de pluies est indispensable pour une meilleure prévision des impacts de cette variabilité hydrologique sur les ressources en eau, les transports sédimentaires, la sédimentation dans les estuaires et la qualité des eaux, ainsi que pour le calcul des normes hydrologiques pour le génie civil.

Etat de l'art:

Les études sur les rivières d’Afrique Centrale portent sur des séries de données qui s’arrêtent souvent dans les années 90 (Mahé et al., 1990 ; Orange et al., 1997 ; Mahé et Olivry 1999 ; Laraque et al., 2001) car les services nationaux ont du mal à entretenir leurs réseaux. Ces études ont cependant permis de montrer que la variabilité hydrologique était significative dans la région, pouvant modifier très fortement les régimes hydrologiques comme sur l’Ogooué au Gabon. Les pluies ont aussi varié sensiblement depuis 40 ans dans la région (Mahé et al., 2001), sans toutefois indiquer de tendance régionale forte. C’est plutôt la répartition intersaisonnière qui a fluctué, avec des conséquences majeures sur l’hydrologie (Mahé et al., 1990 ; Liénou et al., 2008). Seul le Sud Cameroun dispose de périodes de mesures longues dans les années 2000, permettant de suivre l’évolution du phénomène, complété par quelques années de mesure sur l’Ogooué à Lambaréné grâce à la SEEG.

Paturel et al. (2003), ont montré en Afrique de l’Ouest les conséquences majeures de la variabilité pluie-débit sur le calcul des normes hydrologiques utilisées en construction (ponts, digues, routes, barrages). Rien de tel n’existe pour l’Afrique Centrale.

L’impact des changements de pluies et débits sur les flux de matière en suspension n’a été étudié à grande échelle que dans le sud Cameroun (travaux de Ndam sur le Nyong, et de Liénou et al (2005), Sigha-Nkamdjou et al., (2005) et Liénou (2007) sur le Ntem, le Nyong, la Kienke. Le Congo fait l’objet quant à lui d’un suivi continu à la station de Brazzaville grâce à l’ORE HYBAM du GET. Les transports sédimentaires sont aussi probablement très affectés par ces changements de régimes, avec des conséquences importantes sur les estuaires (Ogooué, Congo). Par exemple, la crue de printemps sur l’Ogooué a diminué de moitié depuis 30 ans, avec des conséquences inconnues sur le transport solide et la sédimentation.

D’autre part l’impact des activités agricoles et minières sur la qualité des eaux est très mal connu, hormis les travaux existants sur le Nyong dans le Sud du Cameroun. Le chantier sur ce point est colossal au Gabon et au Congo.

Objectifs:

Le premier volet est de rassembler et ordonner une base de données hydrologique et pluviométrique pour tous les bassins versants de la région, et en particulier ceux qui seraient suivis par des enregistreurs automatiques dans le cadre du projet. Ceci doit s’effectuer en concertation et avec l’appui des services nationaux d’hydrologie et de météorologie. Il faut en effectuer une critique et un premier examen. Il est essentiel de comparer les données locales et les données issues des bases interpolées internationales.

Un certain nombre de stations hydrologiques seront suivies pendant la durée du projet : hauteur d’eau, paramètres physico-chimiques, transports de matières en suspension, et éventuellement recherche de polluants organiques et inorganiques (activités minières). Ces données doivent servir à caractériser les régimes hydrochimiques régionaux et servir de base à l’étude de leur variabilité sous contrainte climatique et anthropique.

Un objectif majeur est de mieux comprendre la variabilité interannuelle et inter-saisonnière des flux associés à ces cours d’eau (liquides, solides, dissous) pour aider à leur gestion et la gestion des conséquences de leur variabilité sur la qualité et la quantité des ressources en eau. L’étude des relations pluie-débit est très importante, car elle permettra de mettre en évidence des changements parfois peu perceptibles avec les seuls débits. Et le lien doit être établi avec la variabilité climatique afin de permettre l’application de la prévision climatique saisonnière et future sur les régimes de ces cours d’eau.

Démarches/méthodes:

  • Installation des stations de mesures hydrologiques automatiques
  • Analyse statistique des séries de données, recherche de ruptures dans les séries (Khronostat) –tests de stationnarité-
  • Les données interpolées de pluie provenant des bases internationales (CRU, NOAA, SIEREM (base de données  d’HydroSciences Montpellier) (Paturel et al., 2010) doivent être comparées, et leur qualité testée
  • La comparaison des jeux de données de pluies, ainsi que l’estimation des régimes hydrologiques futurs (Ardoin-Bardin et al., 2009), peuvent être réalisés à l’aide de la modélisation hydrologique semi-distribuée de type GR2M (Paturel et al., 2006, 2007 ; Dezetter et al., 2008).
  • Estimation des flux hydrochimiques.

Sites, instruments

Les capteurs automatiques de hauteurs d’eau seront installés sur des cours d’eau majeurs pour compléter le dispositif existant (Nyong et Congo à Brazzaville avec le GET). Les stations principales sont :

  • au Gabon : Ogooué à Lambaréné et ses deux sous-bassins, Ivindo à Makokou et Ngounié à Fougamou
  • au Congo : Kouilou à Akakamoeka (en remplacement de Sounda –trop de crocodiles !)
  • au Cameroun : le Ntem à Ngoazik, le Nyong à (?)

Les capteurs automatiques de qualité des eaux (paramètres à définir) seront installés en priorité sur l’Ogooué à Lambaréné et sur le Ntem et Akakamoeka. Les analyses chimiques de base (cations, anions majeurs, bactériologie) se feront majoritairement au LAGE IRGM-IRD à Yaoundé.

Résultats attendus:

  • La description de la variabilité à long terme des débits et de pluies par bassins versants, et de l’évolution des relations pluie-débit,
  • La connaissance des régimes des transports solides et dissous de tous les grands fleuves équatoriaux (en plus du Congo), qui rentrent dans les équilibres côtiers
  • Un meilleure prévisibilité saisonnière et future des débits et des flux d’éléments chimiques
Références fiche:

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