Axe 5 - Impact de la variabilité climatique et des activités humaines sur les ressources en eau et en sols

Résumé:

L’objectif est de mieux comprendre la variabilité du climat (y compris à des échelles intrasaisonnières), du cycle de l’eau et des transferts chimiques associés, sur la base de l’information existante et de nouvelles stratégies d’observation pour plusieurs bassins et sous-bassins de rivières et fleuves du Sud-Cameroun, du Congo et du Gabon. La pluviométrie et l’hydrologie ont fait l’objet de suivis importants et durables par l’ORSTOM, puis l’IRD, et malgré une baisse de la pression d’observation en Afrique centrale, le réseau des partenaires africains reste important et mobilisé, ce qui légitime un réinvestissement progressif en lien avec les travaux réalisés en Amérique du Sud ou prévus par AMMA/SREC : les origines de la mousson africaine sont en Afrique équatoriale.

Enjeux : Des résultats récents soulignent que 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. Ajouté à cela, cette région, jusque-là particulièrement préservée, subit une pression anthropique sans cesse croissante liée à l’intensification des exploitations forestières, l’ouverture de nouvelles concessions minières, la mise en culture de vastes espaces par exemple pour le palmier à huile ou la banane douce et au développement, souvent anarchique, du tissus urbain des grandes villes. Tous ces changements concourent à une altération significative de la quantité et de la qualité des ressources en eau et en sols. Il est donc nécessaire d'une part de mieux comprendre le cycle de l’eau et les cycles hydrobiogéochimiques dans les bassins de la région, et d'autre part d'évaluer l'impact des modifications climatiques et des perturbations anthropiques sur ces cycles, leur variabilité et in fine la qualité des eaux en zone urbaine. Les cumuls pluviométriques saisonniers intègrent les événements pluviométriques dans le temps et dans l'espace et, à ce titre, filtrent une partie de la variabilité liée à des mécanismes atmosphériques imprévisibles à l'échelle saisonnière. Ils optimisent ainsi le rapport signal/bruit et la prévisibilité potentielle, associée par exemple au forçage des températures de surface océanique (TSO), à l'échelle interannuelle. Cependant, les cumuls saisonniers des deux saisons des pluies majeures en Afrique centrale (printemps et automne) ne correspondent pas nécessairement aux variables-clés liées aux impacts de la variabilité pluviométrique, notamment en agronomie et en hydrologie. La connaissance de la variabilité des régimes hydrologiques et de leurs liens avec celle des pluies est indispensable pour une meilleure prévision des impacts hydrologiques 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. En Afrique centrale, les séries de données hydrologiques sur les rivières sont malheureusement parcellaires et s’arrêtent souvent dans les années 90 car les services nationaux ont du mal à maintenir leurs réseaux. Bien que les grandes villes de la région bénéficient de certaines conditions favorables pour ce qui est de la disponibilité et de la qualité des eaux, la demande en eau n’est toutefois pas satisfaite. Moins de la moitié des ménages de certaines grandes villes a accès à l’ «eau du robinet» et la piètre qualité des eaux dans certains secteurs est la cause de maladies hydriques (fort risque de contamination des eaux de nappes par les latrines). La pollution des eaux (nappes, sources, ruisseaux et rivières ainsi que sédiments et sols associés) en zone urbaine est donc un enjeu fort des études hydrobiogéochimiques et bactériologiques proposées dans cet axe thématique.

Objectifs : L’objectif de cet axe thématique est de mieux comprendre le cycle de l’eau et les cycles hydrobiogéochimiques dans plusieurs bassins et sous-bassins de la zone forestière du Sud-Cameroun, du Congo et du Gabon à divers degrés d’anthropisation. Les recherches viseront à une meilleure estimation des transferts de matières solides et en solutés aux variations climatiques et aux activités humaines. Les transferts de carbone, de nutriments et d’éléments potentiellement polluants seront plus particulièrement suivis. Les recherches s’orienteront vers les trois actions interdépendantes suivantes :

  • Variabilité climatique et prédictabilité intra-saisonnières en Afrique centrale : Il s'agira d'assembler les données pluviométriques quotidiennes et d'analyser la qualité des estimations satellites, d'analyser la variabilité spatio-temporelle de ces données avec des méthodes classiques à la fois au niveau des cumuls saisonniers mais aussi à celui des caractéristiques intra-saisonnières, de calculer la prévisibilité potentielle saisonnière et intrasaisonnière à partir des TSO et éventuellement des champs continentaux.
  • Variabilité climatique, hydrochimique et géochimique en contexte de changement global : La variabilité à long terme des débits et de pluies par bassins versants, et de l’évolution des relations pluie-débit sera étudiée afin de mettre en évidence des changements parfois peu perceptibles avec les seuls débits. 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 apportera une meilleure prévisibilité saisonnière et future des débits et des flux d’éléments chimiques.
  • Hydrologie et qualité des eaux en zone urbaine : L’objectif est de déterminer l’impact des modifications climatiques et des perturbations anthropiques sur l’hydrologie et la qualité des eaux (bactériologie, transferts de matières dont polluants) dans la zone urbaine de Yaoundé. Il est prévu de travailler sur des bassins emboîtés, depuis les sous-bassins de la zone urbanisée du Mfoundi (Yaoundé), puis la Méfou jusqu'au fleuve Nyong à Mbalmayo.

La présente étude portera sur les eaux souterraines (sources, puits) et les eaux de surface (ruisseau, rivières) dans des zones très diverses : partie amont de la ville, quartiers à habitat spontané à forte densité de population, quartiers à habitat planifié et réglementé, zones de forts rejets de déchets solides et liquides, quartiers périurbains et peu peuplés, périmètres périurbains de cultures maraîchères, zones en aval de l’agglomération. Les suivis hydrologiques, hydrochimiques et bactériologiques seront couplés avec un volet Sciences Humaine et Sociales, avec enquêtes sur les modes de gestion de la ressource et enquêtes épidémiologiques. L’accent sera mis sur le volet modélisation hydrologie urbaine en association avec nos collègues du Department of Civil Engineering de l’Indian Institute of Science qui mènent des études similaires pour la ville de Bangalore, Inde du Sud.

Activités : Les trois actions de recherche seront conduites sur la base (1) du traitement des données existantes recueillies au sein des services hydrologiques nationaux et des observatoires de recherche en environnement (SOERE BVET, HYBAM) et (2) de la mise en place de nouvelles campagnes de mesures hydrologiques et hydrochimiques à partir d’un réseau de terrain et avec la participation des services nationaux au Cameroun, Gabon et Congo. Un effort sera consacré pour l’obtention de données climatiques, hydrologiques et hydro-chimiques dans la zone du Tridom, zone clef du PPR. Les analyses physicochimiques des eaux, des sols et sédiments seront confiées au Laboratoire d’Analyse Géochimique des Eaux de Nkolbisson-Yaoundé (cations et anions majeurs, alcalinité, matières en suspension) et au service chimie de Geosciences Environnement Toulouse (carbone organique, silice dissoute, éléments traces). Le Laboratoire des Biotechnologies végétales et Environnement de l’Université de Yaoundé I sera chargé des analyses bactériologiques. Aux activités de recherche seront associées des activités de communication scientifique et de formation : échanges Sud-Sud, ateliers scientifiques régionaux, stages de Master et de doctorat, formation professionnelle.