| « vulnérabilité des Ressources en Eau Superficielle au Sahel aux évolutions Anthropiques et Climatiques à moyen terme » | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CONTEXTE ET OBJECTIFS Des changements climatiques à une échelle régionale ont déjà été observés dans de nombreuses parties du globe et ont déjà eu une influence sur un large éventail de systèmes physiques et biologiques (IPCC, 1997) : « Le continent africain serait particulièrement touché par les incidences de l'évolution du climat ». L’espace sahélien apparaît comme un milieu particulièrement vulnérable et il nécessite d’y porter une attention toute particulière car cette région ne possède que très peu de moyens pour faire face aux changements globaux du fait de sa très faible capacité d’adaptation à l’évolution du climat. L’impact sur les ressources en eau est plus complexe que
l’on peut le croire. A l’échelle du bassin versant, l’effet d’un changement
climatique donné varie selon les propriétés physiques et la végétation des
bassins et peut s’ajouter aux modifications du couvert terrestre. Les études hydrologiques en Afrique de l’Ouest ont montré
que les
coefficients
d’écoulement ont fortement augmenté sur certains hydrosystèmes du Sahel,
en dépit d’une diminution marquée de la pluviométrie régionale. Ces nouvelles
conditions de ruissellement apparaissent plus favorables dans les zones
caractérisées par une diminution du couvert végétal, une extension des surfaces
cultivées et des surfaces dégradées et concernent apparemment les seuls bassins
entièrement compris dans le Sahel. Une voie vers l’amélioration de notre aptitude à simuler les
écoulements aux exutoires des bassins versants est donc de pouvoir prendre en
compte dans les modèles la dynamique du milieu. Cette dynamique résulte soit de
processus internes ou de forçages externes naturels, soit de changements
anthropiques persistants. Il existe dorénavant de nouveaux outils qui permettent de
suivre les dimensions temporelles et spatiales de la dynamique du milieu : ·
des
images satellitaires donnant des éléments de suivi de l’occupation des sols et
des états de surface ; ·
des
modèles de type socio-économiques permettant d'évaluer les conséquences d'une
pression démographique croissante sur le milieu ; ·
des
modèles climatiques globaux (GCM) et régionaux (RCM) permettant d'évaluer les
conséquences d’un changement climatique sur les ressources en eau. DESCRIPTION DU PROJET Le projet s’intéressera à un sous-bassin du fleuve Niger, le
Bani (130 000 km²) et à un petit bassin versant expérimental,
Koumbaka (87 km²), tous 2 en milieu sahélien. Ce projet se déclinera en 3 volets: ·
modélisation :
modèle à base physique (type SWAT) et modèle global (type GR) –complémentarité
des 2 approches : pas de temps, type de spatialisation ; ·
analyse
des situations actuelle et passée : mesures hydrologiques, imageries
satellitaires et de photographies aériennes permettant d’étudier l’environnement
du fleuve Bani dans son passé immédiat (sécheresses météorologique,
hydrologique et agricole) afin de mieux cerner la vulnérabilité de l’espace
sahélien face au changement climatique observé depuis 1970 ; ·
prospectives à
horizon 2020-2050 : scenarii climatiques et socio-économiques – développer et
appliquer des scenarii climatiques et socio-économiques afin d’évaluer
l’évolution probable des états de surface et leurs impacts sur les ressources
en eau. résultats
attendus ·
dresser
un état des lieux de l’environnement du bassin du Bani : o
évaluer
la variabilité hydroclimatique par le biais d’indices pluviométriques, d’ETP et de débits ; o
cartographier
l’occupation du sol à des dates-clefs (vers 1975, 1985 et 2000) par
télédétection afin de déterminer l’évolution des états de surface entre ces
dates-clefs. ·
définir
la vulnérabilité d’un milieu sahélien anthropisé à l’aide de différents
indicateurs : o
climatiques
: cartographies de variables liées à la pluie et à l’ETP,… ; o
hydrologiques
: disponibilité de la ressource, distribution temporelle, débits
caractéristiques,… ; o
géographiques
: évolution de l’occupation du territoire, usages agricoles de l’espace
(répartition), Capacité de rétention hydrique du sol, Diversité des paysages. ·
établir
le lien entre la pression démographique et les états de surface et définir des
scenarii socio-économiques ; ·
affiner
la désagrégation des sorties des GCM et utiliser les RCM afin de produire des
scenarii d’évolution climatique ; ·
développer
une modélisation hydrologique intégrant l’évolution des états de surface afin
d’évaluer la vulnérabilité du milieu à la pression anthropique et aux
changements climatiques par application des scenarii précédemment définis. L'analyse de la
vulnérabilité des milieux sous influence climatique et anthropique constitue un
domaine de recherche d'actualité et l’objectif de ce projet, en ce sens qu'il
doit déboucher sur l'élaboration de modèles hydrologiques et de scenarii
permettant l'estimation des ressources en eau et la vulnérabilité du milieu. Membres du projet
Organisation du projet Le projet est décliné en 9 groupes de travail dont 8 d’entre eux s'inscrivent au sein de 3
thématiques. ·
la
thématique 1 rassemble les groupes de travail qui « produisent » des
données nécessaires aux traitements ultérieurs : o
GT2 :
Mesures hydro-climatiques ; o
GT3 :
Etats de surface rétrospectifs ; o
GT4 :
Lien pression démographique / états de surface ; o
GT5 :
Scenarii climatiques. ·
la
thématique 2 regroupe les outils de modélisation et les premiers résultats
d’analyse au regard des données antérieures ou actuelles : o
GT6 :
Modélisation conceptuelle type GR ; o
GT7 :
Modélisation physique type SWAT. ·
la
thématique 3 utilise les outils de modélisation validés en thématique 2 avec
les données produites élaborées en thématique 1 afin de définir/étudier la vulnérabilité
du Bani à moyen terme : o
GT8 :
Analyses, comparaisons des résultats entre modèles et scenarii ; o
GT9 :
Vulnérabilité du bassin du Bani : état des lieux et perspectives. Le GT1 (Mise à disposition des
données et métadonnées) centralisera les données (bibliographie, données…)
nécessaires au projet et produites par le projet (rapports intermédiaires,
articles, données élaborées…) et les mettra à disposition de chacun des
partenaires. Chacun des groupes de travail s’articule autour d’une action
générique définie à l'occasion de la rédaction de ·
de
définir avec les participants de son groupe de travail les tâches à
entreprendre pour répondre aux objectifs fixés dans l'ANR, ·
d’assurer
l'animation scientifique et organisationnelle du groupe de travail : direction
scientifique, gestion humaine (dont stagiaires), encadrement des post-docs et
autres et gestion des moyens techniques et financiers mis à leur disposition, ·
de
prévoir des publications et/ou participations à des colloques, ·
de
fournir au comité scientifique tous les éléments nécessaires au suivi du
déroulement du projet ; en particulier, tous les 6 mois sera demandée la
rédaction d’un rapport d’avancement du groupe de travail, ·
de
participer au comité scientifique de RESSAC. La participation aux groupes de travail doit être le
résultat d’une démarche volontaire de chacun des membres du projet en fonction
des compétences, besoins, envies et capacités d'investissement, indépendamment
des institutions d'appartenance. Le tableau
qui suit indique les noms des responsables désignés de chacun des groupes de
travail et donne la répartition des participants au projet au sein des différents
groupes de travail (GT) :
En
noir : Responsable du Groupe de Travail En gris : Membres l La gestion scientifique et administrative du projet se fera
au sein de 2 comités créés à l’occasion : un comité scientifique et un
comité de pilotage. Le comité de pilotage de ce projet est composé des membres suivants: Le comité de pilotage fera appel aux compétences administratives et
financières de Ses missions premières sont : suivi du budget et administration du projet (suivre le
calendrier, fixer les réunions, dates, lieux et ordre du jour, …) Un accord
de consortium a été rédigé par le comité de pilotage à la demande de l’ANR qui
fixe les règles de bon déroulement du présent projet. Une partie du document
présent (appelé « livre RESSAC » par la suite) sera annexé à cet
accord. Le comité scientifique de ce projet est composé des membres suivants: Ses missions premières sont : suivi du déroulement et réorientation
du projet, coordination de la rédaction finale. A chaque
réunion du comité scientifique, ce « livre RESSAC » servira de base à
nos discussions et sera mis à jour en fonction de l’évolution du projet. Il
restera dans tous les cas le document de référence de l’ensemble des
partenaires de l’ANR RESSAC.
1. Objectifs Les objectifs de ce GT sont : ·
d’une part de centraliser les
informations nécessaires à la réalisation scientifique du programme et ·
d’autre part de fournir un outil de
restitution des résultats c'est-à-dire de construire deux bases de données
interfacées par le même site internet : ·
une première base de données
environnementales, documentaire et SIG appelée « scientifique », et ·
une seconde base de données concernant
l’administration du projet (documents de travail, comptes rendu de réunion,
liste des partenaires etc.) dite administrative. La base « scientifique » contiendra les données
hydrométéorologiques du bassin ainsi que les métadonnées associées, les
informations socio-économiques qui seront produites par la constitution du SIG
et tout document bibliographique qui sera apporté au projet ou fourni comme
résultat scientifique du projet., Les informations (données environnementales,
cartographiques, documentaires) devront être modélisées et intégrées à un
système d’information de telle façon qu’elles puissent être utiles aux
participants du projet et respecter La seconde base dite « administrative » concernera plus
largement la communication du projet et sera en fait la base de fonctionnement
du site internet du projet. Le second objectif de ce GT est donc de construire le site internet
accolé à la base de données dédiée à l’animation du programme RESSAC. Cet outil
doit être dans un premier temps à la disposition du comité de pilotage et du
comité scientifique pour mettre en ligne tous les documents nécessaires à
l’organisation du projet (Convocation de réunion, document administratifs du
programme, compte rendu de réunion, annonce de réunion avec ordre du jour etc.) Au sein de
ce GT, et en collaboration avec les autres GTs, une réflexion sera menée sur le
type de valorisation à envisager pour le projet : valorisation
scientifique (articles, conférence, Cdrom…) mais aussi valorisation pour un
public bien plus large comme les différentes associations maliennes d’usagers
et de gestion qui s’intéressent au bassin du fleuve Niger et de ses affluents. 2. Méthodologies / description des
travaux T1.1 —
Inventaire, centralisation et critiques de données Réaliser un inventaire le plus exhaustif possible, incluant
les données amenées par les GTs du projet mais aussi celles issues d’autres programmes
sur le bassin. T1.2 —
Construction mise en ligne et animation du site de fonctionnement du projet
(site WEB) Déploiement
de la base de données administrative et construction du site web correspondant
après la présentation d’une maquette acceptée par les comités scientifique et
de pilotage. T1.3 —
Schéma de la base de données (données environnementales) Etude
et analyse (en utilisant une méthode classique comme Merise ou UML) du schéma
de la base de données. L’utilisation d’une méthode permet dans un premier temps
de répondre aux besoins des partenaires du projet et dans un deuxième temps, de
permettre des mises à jour et des ajouts et ou
extensions s’ils s’avèrent nécessaires. T1.4 —
Implémentation de la base de données Cette
tâche consiste d’abord à développer le schéma de la base de connaissance sur un
serveur, et ensuite d’alimenter cette base avec les données recueillies et de
construire les liens de références entre ces informations. Le logiciel choisi
est SQL Server 2000 ou 2005 en fonction de la version disponible et de la mise
place d’un plan de maintenance et d’accès aux données. T1.5 —
Développement du SIG Bani T1.6 —
Interfaçage du site Web RESSAC avec la base de données environnementales
(requêtes, inventaires etc .) et avec le SIG Bani (à définir si c’est
nécessaire). T1.7—
Dissémination et valorisation Cette tâche consistera à valoriser
sous forme d’un CD interactif tous les résultats obtenus. 3. Résultats Les produits attendus sont les deux bases de données environnementales et
administratives et le CD de valorisation des résultats. La première base devrait être opérationnelle en termes de quantité de
données à la fin de la première année du projet avec tout de même un premier
semestre ou 90 % des données totales devront être centralisés. Les données
résultats devront être acquises jusqu’à la fin du projet et visible sur le site
internet. La base de données administrative évoluera avec le projet jusqu’à la fin
de celui-ci. La confidentialité des données de ces deux bases est à définir (durant le
premier Comité Scientifique) sachant d’une part, qu’il est techniquement lourd
de revenir en arrière sur une solution de sécurité mise en place et que la
notion de confidentialité des données est intégrée à la norme de Métadonnées (ISO 19115) qui sera adoptée pour la base
environnementale. D1.1 — Site
Web (Schéma et sources de programmation) Il s’agit
de la mise en ligne du site internet de RESSAC et de la production des
documents d’analyse et de maquettage du site et du rapport d’analyse de la base
de données administrative. D1.2 — Base
de données environnementales (Rapport d’analyse) Il s’agit
de la mise en place sur serveur de la base de données et de la fourniture des
documents d’analyses et de maintenance du produit D1.3 — Rapport
d’analyse SIG BANI Rapport
d’analyse du SIG ainsi que le rapport sur les métadonnées des informations
recueillie pour sa construction.et de la remise du produit sur support CD-Rom D1.4 — CD-Rom
Base de données Fourniture
sur support CD-Rom de la base de données environnementales. D1.5 — CD-Rom
de valorisation des résultats 4. Sujets stages / post-docs Seuls
quelques stages ont été déjà identifiés. Il va sans dire que d’autres sujets de
stage que ceux listés ci-dessous seront proposés durant la projet.
1. Objectifs Pour le
bassin versant du Bani : ·
Constitution d'un jeu de données hydrologiques et pluviométriques
au pas de temps journalier aussi exhaustif que possible. ·
Constitution d'un fonds documentaire (articles
scientifiques, ouvrages de synthèse, rapports, cartes…) 2. Méthodologies / description des
travaux Les
données hydrométriques et pluviométriques sont gérées par le logiciel HYDRACCES
( T2.1 —
inventaire stations / données Inventaire réalisé à partir : ·
des banques de données hydrométriques et
pluviométriques historiques de l' ·
des travaux actuels de mise à jour de la banque
nationale de données hydrologiques du Mali ; travaux menés en collaboration
avec ·
de la documentation existante (monographie,
annuaires, annales, rapports divers…) T2.2 —
mesures sur les stations climatologiques et hydrométriques du Bani : ·
Visite systématique des stations et diagnostic ·
Campagnes de jaugeage et vérification des
étalonnages ·
Installation de limnigraphes sur certaines stations
(envisagé) T2.3 —
mesures sur le bassin versant de Koumbaka ·
Poursuite des observations sur 2 stations
pluviographiques et 8 stations pluviométriques ·
Poursuite des observations sur 3 stations
limnigraphiques T2.4
— recherche documentaire Pour le
Bani : ·
Constitution d'un fonds documentaire (format pdf,
jpg, ppt…) géré par DOC-ACCESS (procédure développé par l'équipe de l'UMR G-eau
- Bamako sous ACCESS). 3. Résultats Pour le
Bani : D2.1 — inventaire des débits et des pluies au pas de temps journalier
(mise à jour régulière tout le long du projet) D2.2 — Inventaire de la documentation (mise à jour régulière tout le long
du projet) Pour le
bassin versant de Koumbaka : D2.3 —
rapports annuels de campagne antérieure au projet (2005 et 2006-2007) D2.4 —
rapports annuels de campagne pendant le projet 4. Sujets stages / post-docs Seuls
quelques stages ont été déjà identifiés. Il va sans dire que d’autres sujets de
stage que ceux listés ci-dessous seront proposés durant la projet.
GT3 Suivi rétrospectif
de l’occupation du sol - télédétection
1. Objectifs Le GT3
vise à assurer le suivi rétrospectif de l’occupation du sol par télédétection
sur le bassin du Bani au Mali. L’objectif est multiple : 1) développer des
méthodes d’analyse et de traitements d’images adaptées à une région
soudano-sahélienne et à différentes échelles spatio-temporelles ; 2)
caractériser la variabilité à la fois spatiale et temporelle de l’occupation du
sol comme témoin majeur des changements climatiques et anthropiques ; 3)
prévoir une assimilation de cette variabilité dans des modèles hydrologiques
pour tester son influence sur les écoulements ; 4) fournir un matériau de
base pour analyser quel pourrait être l’impact des évolutions climatiques et
anthropiques sur les types d’occupation du sol. Le GT3 devrait donc travailler
en étroite interaction avec les autres GTs, mais plus particulièrement avec le
GT4 (Lien pression démographique/états de surface), le GT6 (modélisation
conceptuelle GR) et le GT7 (modélisation à base physique SWAT). Pour assurer
le suivi diachronique de l’occupation du sol à l’échelle du Bani, la stratégie
retenue repose sur un échantillonnage, qui consiste à étudier précisément
l’évolution de l’occupation du sol sur 3 sites témoin le long du gradient bioclimatique
du bassin sur la période 1950 à aujourd’hui. Dans un second temps, un
changement d’échelle sera opéré de manière à caractériser cette évolution sur
l’ensemble du bassin versant du Bani pour la période 1970-2000. Pour
aborder cette problématique, 3 aspects seront abordés dans le cadre du travail
scientifique : ·
Aspects méthodologiques
pour le suivi diachronique de l’occupation du sol à partir d’images de
télédétection (photos aériennes, images satellitaires) : formats
différents, dates différentes, résolutions spatiales et spectrales différentes.
L’idée est de développer une ou plusieurs méthode(s) de cartographies
adaptable(s) à l’échelle de zones tests de l’ordre de 200 km² ainsi qu’à
l’échelle globale du Bani à Sofara. ·
Application de cette
méthodologie pour la réalisation d’une cartographie évolutive de l’occupation
du sol du Bani (entre 1950 et 2000 sur les sites témoin et entre 1970 et 2000 à
l’échelle du Bani), ·
Assimilation dans les
modèles hydrologiques au sein des GT6 (GR) et GT7 (SWAT) 2. Méthodologies / description des
travaux T3.1 —
Inventaire méthodes / données Ce travail
consiste à rassembler l’ensemble des documents nécessaires à l’étude : ·
documents géographiques : photos aériennes,
images satellitaires (Landsat/SPOT, Corona, Quickbird/Ikonos, NOAA/AVHRR), MNT,
cartes topographiques, cartes de végétation… ·
base de données : climatiques et socio-économiques ·
publications de référence sur les milieux et les
méthodes d’analyse/traitement d’images adaptées à la problématique. T3.2 —
Missions de terrain Ce travail
consistera en plusieurs missions de terrain (en particulier sur les sites
témoin) pour collecter des points GPS d’apprentissage/validation nécessaires
aux traitements. Les méthodes de terrain s’appuieront sur des fiches
descriptives des milieux (formations végétales, type de sol, anthropisation…)
ainsi que sur des photographies numériques. T3.3 —
Expertise/encadrement méthodologique en termes de traitements d’images et de
milieux A partir
des données collectées (T 3.1 et T 3.2), des chaînes de traitements
diachroniques seront mises en œuvre de manière à estimer l’évolution de
l’occupation du sol sur les 3 sites témoin (sols nus, cultures, steppes,
savanes…) ainsi qu’à l’échelle du Bassin du Bani. Les méthodologies devront
composer avec l’hétérogénéité des résolutions spatiales et spectrales liée aux
images disponibles (photos aériennes, images Haute résolution type
Landsat/Spot, images très haute résolution type Quickbird/Ikonos, images basse
résolution type NOAA/AVHRR). Pour aboutir à ces méthodologies, le GT
mobilisera, tout au long du projet, des interventions d’expertise et
d’encadrement en termes de traitements d’images et de milieux. T3.4 —
Traitements des images à l’échelle des zones tests Ces
traitements s’appuieront sur : 1) une synthèse bibliographique (issues de T3.5 —
Traitements des images à l’échelle du bassin versant du Bani Les
résultats sur les sites témoin (T 3-4) serviront de base pour des traitements à
l’échelle du bassin versant du Bani à travers 2 études : ·
Une étude de l’évolution inter et intra-annuelle de
l’occupation du sol entre 1981 et aujourd’hui à partir d’images basse résolution
AVHRR du satellite NOAA, ·
une cartographie évolutive de synthèse sur la
période 1970-2000. 3. Résultats Les
produits attendus de ce GT sont des cartographies diachroniques d’occupation du
sol à l’échelle des sites témoin (période 1950-2000) et du bassin versant du
Bani (période 1970-2000). Ces cartographies seront adaptées à la résolution
spatio-temporelle des modèles hydrologiques (GR et SWAT) retenus dans le cadre
de l’ANR RESSAC. Il est également prévu de fournir un rapport et de valoriser
les résultats (sous forme d’articles ou de communications à des conférences). D 3.1. — Analyse et cartographies évolutives
(1950-2000) d’occupation du sol sur les 3 sites témoin D 3.2. — Analyse et cartographies évolutives (1980-2000)
d’occupation du sol sur le Bani (NOAA) D 3.3. — Synthèse et cartographies évolutives
(1970-2000) d’occupation du sol sur le Bani (Landsat) D 3.4. — Développements méthodologiques de suivi
d’occupation du sol par télédétection Il s’agira
de valoriser les résultats obtenus dans le cadre de ce GT, notamment en termes
de publications scientifiques. Cette valorisation concernera aussi bien les
données produites, que les outils et les méthodes développées et appliquées
durant ce GT 4. Sujets stages / post-docs Seuls
quelques stages ont été déjà identifiés. Il va sans dire que d’autres sujets de
stage que ceux listés ci-dessous seront proposés durant la projet.
GT4 Liens pressions
démographiques / états de surface
1. Objectifs Les liens
entre la pression démographiques et les états de surface seront analysés à
partir de données statistiques désagrégées et les analyses des photos aériennes
et des images satellites. 2. Méthodologies / description des
travaux T4.1 —
inventaire modèles La
littérature sur les modèles liant la pression humaine et les états de surface
sera synthétisée, notamment en ce qui concerne les zones tropicales où la
pression agricole (bois, cultures, élevage) est prépondérante. T4.2 — inventaires
des données De même,
les données socio économiques sur la zone du Bani (région de Koutiala et
Sikasso) seront recensées. Elles permettront de réaliser et valider les modèles
socioéconomiques T4.3 — scénarii
socio-économiques Des
modèles socio économiques de types comportementaux reproduiront le comportement
des agriculteurs du bassin par rapport à l’utilisation des différents types de
terres. Ces modèles sont réalisés à l’échelle de l’exploitation en se basant
sur une typologie des exploitations pertinentes. T4.4
— scénarii d’évolution d’occupation du
sol … L’agrégation
des modèles d’exploitation agricole à l’échelle du bassin permettra de réaliser
des simulations prospectives selon différents scénarios. Il sera possible
d’anticiper l’utilisation des terres dans le bassin et les conséquences en
termes d’écoulement de surface et d’érosion. 3. Résultats D4.1 — Une revue de la littérature sur les modèles pression humaine /
état de surface dans les zones tropicales D4.2 — Un
rapport sur les bases de données existantes. D4.3 — un modèle
technico-démographique D4.4 — Des
modèles validés d’exploitation agricoles de la zone du Bani. D4.5 — Un rapport sur l’analyse des scénarios du modèle reliant la
pression anthropique aux états de surface 4. Sujets stages / post-docs Seuls
quelques stages ont été déjà identifiés. Il va sans dire que d’autres sujets de
stage que ceux listés ci-dessous seront proposés durant la projet.
GT5 Scénarii
climatiques
1. Objectifs Les
travaux développés dans ce GT consisteront à produire des séries chronologiques
prospectives « réalistes » de précipitation et d'évapotranspiration,
nécessaires à la modélisation hydrologique pour étudier la vulnérabilité du
bassin du Bani au changement climatique. Les trois objectifs principaux
sont : ·
Identifier les modèles climatiques et les données
disponibles ·
Tester des méthodes de désagrégation statistique et
numérique ·
Produire des scénarii climatiques à moyen terme (2030-2050)
à la résolution des modèles hydrologiques 2. Méthodologies / description des
travaux T5.1 —
Inventaire / évaluation des modèles climatiques et données observées Identifier
parmi les modèles climatiques utilisés par le 4e Rapport de l’IPCC
ceux qui prévoient des changements significatifs sur l’Afrique de l’Ouest à
moyen terme et pour lesquels les données climatiques seront disponibles
(scénario d’émission de gaz à effet de serre A2). Evaluer leur performance au
regard des champs pluviométriques sur une période observée, de préférence
1980-2000. T5.2 —
Méthodes de désagrégation Tester et
comparer des méthodes de désagrégation statistique (modèles climatiques
globaux) et de désagrégation numérique (implémentation sur site, test du modèle
numérique méso-échelle WRF, pré-processing des simulations Arpege-Climat). T5.3 —
Méthodes de construction de scénarii Développer
ou améliorer des méthodes de construction de scénarii climatiques existantes (à
partir des recommandations fournies par l’AR4-IPCC). Simulations du modèle
numérique méso-échelle WRF sur les périodes 1980-2000 et 2030-2050 et
post-processing. T5.4 —
Analyses des scénarii climatiques produits Il s’agit
de comparer les données climatiques produites par les scénarii avec les
observations afin d’évaluer les grandes tendances à moyen terme. Ces analyses
peuvent être conduites en même temps que l’introduction des scénarii
climatiques dans les modèles hydrologiques (GT8) 3. Résultats Les
produits attendus de ce GT sont des grilles de données climatiques prospectives
(précipitations, évapotranspiration potentielle) sur la période 2030-2050 à la
résolution spatio-temporelle des deux modèles hydrologiques retenus dans le
cadre de l’ANR RESSAC (à savoir les modèles de type GR et SWAT). Il est
également prévu de fournir un rapport ou de valoriser les résultats (sous forme
d’articles ou de communications à des conférences). D 5.1 — Grilles climatiques futures (2030-2050) Production de grilles mensuelles à
la résolution 0.5°x0.5° sur l’Afrique de l’Ouest et de grilles journalières de
résolution comprise entre 15 et D 5.2 — Rapport d’analyse sur les scénarii
climatiques Il s’agira de valoriser les
résultats obtenus dans le cadre de ce GT soit sous forme de rapport soit sous
forme de publications. Cela concernera aussi bien les données produites, que
les outils et les méthodes développées et appliquées durant ce GT. 4. Sujets stages / post-docs Seuls
quelques stages ont été déjà identifiés. Il va sans dire que d’autres sujets de
stage que ceux listés ci-dessous seront proposés durant la projet.
GT 6 Modélisation
conceptuelle type GR
1. Objectifs Le GT6
concerne la modélisation hydrologique conceptuelle « type GR ».
L’objectif est de caler et valider sur le passé le modèle GR2M (pas de temps
mensuel – version semi-distribuée) et le modèle GR4J (ou GR3J) afin d’une part,
de pouvoir en comparer les performances avec le modèle SWAT (GT7) et d’autre
part, les utiliser pour étudier la vulnérabilité des ressources en eau du Bani
pour le futur en fonction des résultats des scénarios climatiques (GT5) et des
évolutions d’occupation du sol (GT3). 2. Méthodologies /
description des travaux T6.1
— structuration des données et choix des bassins L’utilisation
de modèles conceptuels nécessite, à priori, peu de données, mais l’utilisation
du pas de temps mensuel en semi-spatialisé et du pas de temps journalier en
global nécessitera de collecter un nombre important de données de pluies, d’ETP
et de caractéristiques du sol (a priori à partir de T6.2
— modélisation mensuelle Il s’agit
ici de faire le calage et la validation du modèle GR2M semi-spatialisé pour les
différents bassins versants choisi à la tâche 6.1. Une analyse de sensibilité
sera réalisée à l’occasion de cette modélisation. La méthodologie de cette
analyse sera à préciser en relation avec le GT7. T6.3
— modélisation journalière Il s’agit
ici de faire le calage et la validation du modèle GR4j (ou GR3j) pour les
différents bassins choisis à la tâche 6.1. Une analyse de sensibilité sera
réalisée à l’occasion de cette modélisation. La méthodologie de cette analyse sera
à préciser en relation avec le GT7. Des comparaisons de résultats avec la modélisation
mensuelle seront réalisées sur les bassins versants choisis. T6.4
— Application des modèles conceptuels améliorés et état de la ressource à ce
jour Des
enseignements tirés des comparaisons entre les versions mensuelles et
journalières du modèle ainsi que de celles avec le modèle SWAT, on souhaite aboutir
au sein du GT8 à optimiser les versions
des différents modèles. De nouveaux traitements seront effectués sur ces
modèles améliorés qui nous permettront de fixer à l’heure
actuelle l’état de la ressource et le degré de vulnérabilité du bassin du Bani,
au sens du modèle choisi. 3. Résultats D6.1 — Sélection de bassins versants, base de
données mensuelles et journalières permettant la modélisation des bassins
versants choisis D6.2
— premiers résultats du modèle GR2M D6.3 — premiers
résultats du modèle GR4J D6.4 — Versions améliorées des modèles conceptuels 4. Sujets stages / post-docs Seuls
quelques stages ont été déjà identifiés. Il va sans dire que d’autres sujets de
stage que ceux listés ci-dessous seront proposés durant la projet.
GT7 Modélisation
semi-distribuée type SWAT
1. Objectifs Le GT 7
porte sur la modélisation hydrologique avec le modèle semi-distribué SWAT. Ce
modèle permet de représenter la distribution spatiale de certains facteurs
déterminants les écoulements : le relief, les sols, la météorologie (températures
et précipitations) et l’occupation du sol (cultures, pâturages, zones
naturelles, espaces urbanisés). Intégrant certaines lois physiques de
modélisation des relations sol-plante-atmosphère, il permet de comprendre les
interactions entre les compartiments du cycle de l’eau et de simuler l’effet
d’une anthropisation des sols (changement de nature de l’occupation du sol) et
d’une évolution du climat. Comme tout modèle hydrologique, il nécessite d’être
calé et validé sur une période passée avant de pouvoir être utilisé en
prospectif. 2. Méthodologies / description des
travaux T7.1 —
Structuration des données Le modèle
SWAT requiert des données d’entrée spatialisées. Le format, la résolution
spatiale, la sémantique de ces données doivent être évaluées et adaptées aux
besoins de la modélisation à la fois en termes de fonctionnement du modèle et
en termes de qualité des résultats attendus. Ces
données comme d’autres variables représentant des grandeurs physiques (par
exemple : les caractéristiques de croissance des végétaux, le coefficient
de rugosité des chenaux d’écoulement ou des versants…) doivent être établies en
fonction des spécificités de l’espace étudié. Ce qui implique une
interprétation des données de terrain. Ces
données d’entrée doivent être structurées en bases de données géoréférencées
(SIG) afin d’alimenter le modèle. Certaines données sont déjà digitalisées,
d’autres doivent l’être, des données proviennent des résultats de la
télédétection (GT3). Des corrections de la topologie sont nécessaires ainsi que
des adaptations de la résolution spatiale. Des classifications sont également
opérées pour répondre aux besoins du modèle. T7.2 —
Modélisation et analyse de sensibilité du modèle Lorsque
les entrées physiques du modèle ont été définies, il s’agit d’adapter certains
paramètres de calage de nature empirique afin que les sorties du modèle
représentent au mieux la réalité observée. Ces paramètres sont en nombre
restreint dans SWAT pour limiter les effets de compensation et de « boîte
noire ». Ce sont par exemple : le coefficient de tarissement de la
nappe aquifère, la capacité d’évaporation des végétaux en fonction de la
profondeur… C’est la phase de calage qui s’opère non seulement sur les débits
des cours d’eau mesurés (en journalier et en cumul annuel) mais aussi sur les
termes du bilan de l’eau (infiltration, ruissellement). Lors de la
validation, le modèle est appliqué sur une période différente de celle du
calage afin de vérifier qu’il produit des résultats réalistes quelque soit la
chronique météorologique. Une
analyse de sensibilité précisera les variables ayant le plus d’impact sur les
sorties du modèle. Cette analyse permettra d’apprécier la fiabilité des sorties
du modèle au regard de l’incertitude des données introduites et des hypothèses
de modélisation. Nous insisterons notamment sur l’effet de la résolution
spatiale et des plages de variation de certains paramètres. La méthodologie de
cette analyse reste à préciser en relation avec le GT6. T7.3
— Application des modèles conceptuels améliorés et état de la ressource à ce
jour Des
enseignements tirés des comparaisons entre SWAT et les versions mensuelles et
journalières de GR, on souhaite aboutir au sein du GT8 à optimiser les versions de ces différents modèles. De
nouveaux traitements seront effectués sur le modèle amélioré qui nous
permettront de fixer à l’heure actuelle l’état de la
ressource et le degré de vulnérabilité du bassin du Bani, au sens du modèle
choisi. T7.4 —
Spatialisation des vulnérabilités (en relation avec le GT9) Le modèle
SWAT permet d’étudier d’autres vulnérabilités que celle strictement liée à la
ressource en eau du bassin. Les résultats de l’application des scenarii (faite
dans le GT8) seront analysés en relation avec le GT9 sur des termes comme
l’érosion, les ressources en eau souterraine… Nous représenterons ces impacts à
l’échelle de combinaisons sol/occupation du sol et à l’échelle de sous bassins
versants. 3. Résultats D7.1 —
Base de données structurées en format SIG D7.2 — Premiers essais de modélisation et analyse de sensibilité D7.3
— Versions améliorées des modèles
conceptuels D7.4 —
Spatialisation des vulnérabilités Ces
résultats seront élaborés en liaison étroite avec le GT9. 4. Sujets stages / post-docs Seuls
quelques stages ont été déjà identifiés. Il va sans dire que d’autres sujets de
stage que ceux listés ci-dessous seront proposés durant la projet.
GT8 Analyses, comparaisons des résultats entre modèles et scénarii
1. Objectifs Ce GT a
pour objet de rassembler ce que les GTs ont eu comme données (GT2) et résultats
(GT3 à GT7) et de faire tourner les modèles SWAT et GR : ·
simulations avec les scenarii climatiques (GT5) ·
simulations avec les scenarii d’occupation du sol
(GTs 3 et 4) ·
simulations avec les 2 précédents en simultané Mais il a
aussi pour objet d’essayer d’améliorer les modèles GR2M et SWAT (GTs 6 et
7) : pour cela, ces GTs travailleront sur des situations antérieures et
les comparaisons des résultats ainsi que des analyses poussées du
fonctionnement des 2 modèles, des analyses de sensibilité, … permettront, si
possible, des améliorations mutuelles de ces 2 modèles. Les
résultats attendus sont ·
développer une modélisation intégrant l’évolution
des états de surface afin d’évaluer la vulnérabilité du milieu à la pression
anthropique et aux changements climatiques, ·
une amélioration des modèles utilisés, ·
une évaluation de la ressource en eau à un horizon
« moyen », 2020-2050 sur le bassin du Bani qui devrait être un des
éléments primordiaux pour approcher la vulnérabilité du bassin du Bani à cet
horizon par comparaison avec les résultats sur les données antérieures. 2. Méthodologies / description des
travaux T8.1 — Analyse/Comparaison
résultats des 2 types de modélisation (GR et SWAT) Au
cours des GTs 6 et 7, le GT8 interviendra afin de mener une étude comparative
du fonctionnement des 2 modèles (analyse des algorithmes, analyse de
sensibilité, …) et des résultats obtenus afin de pouvoir « enrichir »
chacun des modèles de ce qui semble « bien marcher chez
l’autre » (sorte de Mécano). Lorsque ces améliorations auront été faites,
chacun des GT refera tourner « ses modèles améliorés » qui
permettrons de définir à l’heure actuelle le degré de vulnérabilité du bassin
du Bani et l’état de la ressource. D7.4 —
Simulation de scenarii prospectifs A partir
des simulations des impacts de scénarios de changement climatique et
d’occupation du sol avec le modèle SWAT, nous produirons des cartes de
ruissellement, de recharge des nappes en fonction des combinaisons sol –
couverts végétaux et en fonction des sous – bassins versants. L’ampleur et la
forme des pics de crue et des tarissements seront appréciées par sous – bassin.
Des informations sur le domaine de fiabilité accompagneront les résultats. Ces
résultats seront produits au second semestre de l’année 2009. T8.2 — Intégration
scenarii climatiques et scenarii socio-économiques et simulations prospectives A partir des scenarii prospectifs définis par le
GT3, le GT4 et le GT5, nous introduirons les chroniques de pluie et de
température et les occupations du sol qui seront simulées. Les sorties du
modèle représenteront les écoulements possibles résultant d’une évolution du
bassin versant du Bani et du climat régional au cours du 21ème
siècle. La
simulation proprement se fera progressivement en intégrant : *
les scenarii climatiques *
les scenarii d’évolution de l’occupation du sol *
les 2 simultanément T8.3 — Analyse/comparaison
résultats Les
3 points précédents permettront de mesurer la part de l’un par rapport à
l’autre dans la troisième étape T8.4 — liens
modélisation/scenarii/vulnérabilité Les
résultats seront analysés dans une optique d’analyse de la vulnérabilité d’un
point de vue hydrologique en comparant l’état des ressources en eau projeté par
rapport à aujourd’hui. 3. Résultats D8.1 — une amélioration des modèles utilisés, D8.2 — développer une modélisation intégrant l’évolution des
états de surface afin d’évaluer la vulnérabilité du milieu à la pression
anthropique et aux changements climatiques, D8.3 — une évaluation de la ressource en eau à un horizon
« moyen », 2020-2050 sur le bassin du Bani qui devrait être un des
éléments primordiaux pour approcher la vulnérabilité du bassin du Bani à cet
horizon par comparaison avec les résultats sur les données antérieures. 4. Sujets stages / post-docs Seuls
quelques stages ont été déjà identifiés. Il va sans dire que d’autres sujets de
stage que ceux listés ci-dessous seront proposés durant la projet.
GT9 Vulnérabilité du
bassin du Bani : états des lieux et perspectives
1. Objectifs Le GT9 affiche la vulnérabilité comme thème majeur, thème qui est au centre de la problématique du projet et de l’ANR VMC 2006. 2. Méthodologies / description des
travaux Les
différentes tâches ne seront définitivement établies qu’après des échanges entre
les participants du GT. Un travail préalable de définition de termes sera
entrepris afin que tous les membres du projet ANR utilisent les mêmes termes et
leur donnent le même sens. A ce jour, les tâches
envisagées sont : T9.1 — Etat des lieux :
définition des indicateurs de la vulnérabilité T9.2 — Traitement et analyse des
indicateurs climatiques T9.3 — Traitement et analyse des
indicateurs environnementaux T9.4 — Etude des politiques
d’aménagement du territoire et impact sur l’évolution des besoins et ressources,
et sur l’évaluation des vulnérabilités T9.5 Traitement et analyse des indicateurs anthropiques T9.6 Analyse de scénarios et impacts sur l’environnement et
les populations 3. Résultats A ce jour, les résultats identifiés
sont : D9.1 — première définition des indicateurs
et des types de vulnérabilité D9.1’ — définition affinée des indicateurs
et des types de vulnérabilité D9.2 — première analyse des indicateurs
climatiques à partir des données existantes D9.2’ — seconde analyse des indicateurs climatiques
à partir des données consolidées D9.3 — analyse des indicateurs
environnementaux à partir des données issues de la télédétection et croisement
avec le SIG du Bani D9.4 — Analyse des politiques
d’aménagement du territoire et impact sur l’évolution des
besoins et ressources, et sur l’évaluation des vulnérabilités D9.5 — analyse des indicateurs
anthropiques à partir des données issues du traitement et de l’analyse des
données de population, croisées avec les données environnementales et
climatiques. Perception de la vulnérabilité D9.6 — Analyse de l’impact de scénarios
climatiques sur la vulnérabilité des populations et de l’environnement 4. Sujets stages / post-docs Seuls
quelques stages ont été déjà identifiés. Il va sans dire que d’autres sujets de
stage que ceux listés ci-dessous seront proposés durant la projet.
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