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La variabilité climatique et son impact sur les ressources en eau dans le degré carré de Grand-Lahou (Sud-Ouest de la Côte d'Ivoire)

Tanina Drissa Soro, Nagnin Soro, Yéi Marie-Solange Oga, Théophile Lasm, Gbombélé Soro, Kouassi Ernest Ahoussi et Jean Biémi
p. 55-73

Résumés

Cette étude vise à montrer l'existence d'une variabilité climatique au niveau de la région de Grand-Lahou et à comprendre son impact sur l'alimentation des ressources en eau. Pour ce faire, diverses données et méthodes (indices centrés réduits, test de PETTIT, méthode bayésienne de LEE et HEGHINIAN) ont été utilisées.
L'application des indices centrés réduits aux séries pluviométriques et hydrologiques a mis en évidence une variabilité climatique caractérisée par une alternance de phases humides, normales et sèches. Les méthodes statistiques indiquent des ruptures entre 1966 et 1981, qui marquent une modification des régimes pluviométrique et hydrologique. Ces ruptures s'accompagnent d'une diminution de la pluviométrie de 13 à 28 % et de l'écoulement du Bandama de 58 %. Les manifestations de cette variabilité climatique se répercutent sur les ressources en eau souterraine. Ainsi les résultats du bilan hydrique montrent une baisse de la recharge des nappes souterraines.

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Texte intégral

I - Introduction

1Les études portant sur la variabilité et les changements climatiques ont intéressé la communauté mondiale suite à plusieurs manifestations climatiques de grande ampleur. Parmi celles-ci, on note la sécheresse qui a touché les deux bandes tropicales de notre planète (surtout les pays sahéliens d'Afrique de l'Ouest) depuis les années 1970 (J. SIRCOULON, 1976). À cette sécheresse, s'ajoutent les constatations de l'Organisation Mondiale de la Météorologie (OMM) sur le réchauffement de la planète, supérieur à 0,7 °C, depuis le début du siècle dernier et les récents phénomènes d'El Niño (O. CANTAT, 1995).

2La sécheresse qui sévit depuis une trentaine d'années dans les pays sahéliens a connu une extension vers les pays humides en bordure du Golfe de Guinée, avec de graves conséquences (baisse des précipitations, baisse des niveaux piézométriques, chute des débits des cours d'eau…) (É. SERVAT et al., 1998). La Côte d'Ivoire n'est pas en marge de ce phénomène.

3L'exemple de la région du Sud-Ouest de la Côte d'Ivoire est intéressant à bien des égards. Région forestière qui produit actuellement plus de 100 à 200000 tonnes de cacao par an (G. DOUA, 1998, in N. SORO, 2002), contre 4000 tonnes en 1975, cette région est devenue la nouvelle boucle du cacao. Il s'ensuit les corollaires suivants : une augmentation de la densité des populations rurales qui est passée de 10 habitants/km2 en 1975 à 30-40 habitants/km2 aujourd'hui (N. SORO, 2002), la destruction rapide du couvert forestier, l'érosion des sols, etc. Face à cette pression sur le milieu forestier, la région enregistre ces dernières années une baisse régulière de la lame d'eau précipitée. Sans nier les effets de la destruction du couvert forestier, il est certain que cette diminution de la pluviométrie résulte surtout de la variabilité climatique.

4La caractérisation de la variabilité pluviométrique à l'aide de méthodes statistiques et l'évaluation de son impact sur les ressources en eau souterraines constituent les objectifs majeurs de cette étude.

II - Cadre de l'étude

5La zone d'étude est localisée au Sud de la Côte d'Ivoire. Elle est comprise entre 5 et 6° de latitude nord et 5 et 6° de longitude ouest. Sa partie sud est occupée par l'Océan Atlantique et sa superficie est d'environ 12100 km2 (Fig. 1). La région, du point de vue administratif, couvre partiellement ou entièrement les départements de Grand-Lahou, Divo, Lakota, Sassandra, Tiassalé et Gagnoa.

Figure 1 - Carte de localisation de la zone d'étude.

Figure 1 - Carte de localisation de la zone d'étude.

6Dans l'ensemble, le relief est plat et monotone (Photo 1), mais quelques sommets se distinguent, comme les collines au sud-ouest de Brahéri (Fig. 2), avec un point culminant à 283 m.

Photo 1 - Exemple de topographie plane, ici en terrain granitique (au nord-est de Divo). [cliché : N. SORO]

Photo 1 - Exemple de topographie plane, ici en terrain granitique (au nord-est de Divo). [cliché : N. SORO]

Figure 2 - Carte géologique du degré carré de Grand-Lahou et de ses environs (N. SORO, 2002, modifiée).

Figure 2 - Carte géologique du degré carré de Grand-Lahou et de ses environs (N. SORO, 2002, modifiée).

7La température moyenne annuelle est de 25,6 °C à Gagnoa (nord de la région) et 25,4 °C à Sassandra (sud de la région), ce qui atteste d'une homogénéité thermique au niveau de la région.

8La région est drainée presque exclusivement vers le sud, par le Gô, le Boubo et le Niouniourou. Seule la partie ouest, parcourue par un coude de la rivière Davo, fait exception.

9Le littoral est caractérisé par un système de lagunes qui s'étend de Grand-Lahou à Fresco : Tiagba, Makey, Tadio, Nyouzoumou et N'yi.

10Le climat est de type équatorial de transition, qui associe deux saisons pluvieuses à deux saisons sèches.

11Au plan géologique, la région est constituée pour l'essentiel par un socle ancien et, pour une petite partie, par un bassin sédimentaire côtier. Les formations du socle sont variées, mais on peut les regrouper selon leur âge en trois grands ensembles, les formations archéennes (migmatites), libériennes (granitoïdes) et birimiennes (dont le groupe de comblement, à conglomérats, grès et schistes, est dominant) (Fig. 2).

12Sur le plan hydrogéologique, on distingue deux types d'aquifères profonds : les aquifères continus et les aquifères discontinus (N. SORO, 2002).

13Les aquifères continus sont localisés dans les formations du bassin sédimentaire côtier. Ils sont très peu représentés dans la région et comprennent deux nappes superposées, à savoir la nappe du Continental Terminal et la nappe des sables quaternaires.

14La nappe des sables quaternaires est une nappe libre que l'on rencontre dans les alluvions et les dépôts récents. Elle est localisée dans les sables grossiers de bonne perméabilité et est la plus vulnérable à la pollution à cause de sa faible profondeur. Le niveau de la surface piézométrique se situe à moins de 2 m de profondeur et les réserves mobilisables sont réduites en saison sèche.

15Les dépôts du Continental Terminal contiennent une réserve d'eau importante. Celle-ci est utilisée pour l'alimentation des villes côtières (Sassandra, Grand-Lahou, Fresco, Yocoboué).

16Les aquifères discontinus couvrent la plus grande partie de la région. Ils sont de deux types : les aquifères d'altérites et les aquifères du substratum fissuré.

17Les altérites issues de l'altération des roches cristallines ont une épaisseur qui atteint 10 à 20 mètres dans certains secteurs de la zone d'étude (N. SORO, 2002). Ces altérites contiennent souvent des nappes d'eau très importantes, en relation avec le degré d'altération de la roche-mère et la position par rapport au réseau hydrographique (L. BOURGUET et al., 1981, cités par M. COULIBALY, 2001).

18L'existence des aquifères du substratum fissuré est liée à l'importance des fractures ouvertes. Ils correspondent le plus souvent à des nappes souterraines de faible extension, qui sont exploitées par des forages. Le caractère hétérogène de ces systèmes aquifères est traduit par une dispersion très marquée des valeurs de transmissivité qui varient de 10-6 à 10­4 m2/s.

19Par ailleurs, les directions principales de fracturation sont N 0°-N 10°, N 50°-N 60° et N 150°-N 160°.

III - Méthodologie

20La démarche s'appuie sur une étude climatique, basée sur des méthodes statistiques, et sur l'évaluation des modifications des conditions hydriques.

1 ) Étude de la variabilité climatique

a. Méthode des indices de NICHOLSON

21S.E. NICHOLSON et al. (1988) ont défini un indice qui se calcule pour chaque année et s'exprime comme suit :

22L'indice de NICHOLSON apparaît comme une variable centrée et réduite. Cette méthode permet de suivre les fluctuations des régimes pluviométrique et hydrologique de la région.

b. Filtre passe-bas de HANNING d'ordre 2

23Une meilleure observation des fluctuations interannuelles s'obtient en éliminant les variations saisonnières. Dans ce cas, les totaux pluviométriques annuels sont pondérés en utilisant les équations suivantes recommandées par A.A. ASSANI (1999) :

24Les totaux pluviométriques pondérés des deux premiers [x(1), x(2)] et des deux derniers [x(n-1), x(n)] termes de la série sont calculés au moyen des expressions suivantes (n étant la taille de la série) :

25Les indices centrés et réduits des hauteurs pluviométriques annuelles pondérées obtenues sont calculés pour mieux distinguer les périodes de déficit et d'excédent pluviométriques.

26Les séries de débits sont soumises aux mêmes procédures de calculs que les séries pluviométriques.

c. Méthodes statistiques de détection des ruptures

27Les analyses statistiques ont été menées avec le logiciel Khronostat de l'Institut de Recherche et de Développement (IRD).

28Selon H. LUBÈS et al. (1994), une "rupture" peut être définie de façon générale par un changement dans la loi de probabilité d'une série chronologique à un moment donné le plus souvent inconnu. Une telle rupture marque une modification du régime pluviométrique ou hydrologique. Il existe plusieurs méthodes de détection des ruptures des séries chronologiques (test de PETTIT, statistique de BUISHAND, procédure bayésienne de LEE et HEGHINIAN, segmentation d'HUBERT). Dans cette étude, nous avons retenu le test de PETTIT et la méthode bayésienne de LEE et HEGHINIAN pour leur puissance et leur robustesse.

- Test de PETTIT

29Le test d'A.N. PETTIT (1979) est non-paramétrique. Il dérive du test de MANN-WHITNEY. L'absence d'une rupture dans la série (Xi) de taille N constitue l'hypothèse nulle. La mise en œuvre du test suppose que pour tout instant  t  compris entre 1 et N, les séries chronologiques (Xi) i=1 à t et t+1 à N appartiennent à la même population. La variable à tester est le maximum en valeur absolue de la variable Ut, N  définie par :

30Au cas où l'hypothèse nulle est rejetée, une estimation de la date de rupture est donnée par l'instant t définissant le maximum en valeur absolue de la variable Ut, N.

- Méthode bayésienne de LEE et HEGHINIAN

31La méthode bayésienne d'A.F.S. LEE et S.M. HEGHINIAN (1977) vise à confirmer ou à infirmer l'hypothèse d'un changement de moyenne dans la série. Il s'agit d'une approche paramétrique dont l'application sur une série nécessite une distribution normale des valeurs de celle-ci. L'absence de rupture dans la série constitue l'hypothèse nulle. La procédure repose sur le modèle suivant :

32Les variables , , et sont des paramètres inconnus. et représentent respectivement la position de la rupture dans le temps et l'amplitude du changement sur la moyenne. Le changement éventuel (la position et l'amplitude) correspond au mode des distributions a posteriori de et . La méthode fournit donc la probabilité que la rupture se produise au moment dans une série où on suppose a priori qu'il y a effectivement un changement à un moment indéterminé.

- Calcul des variations moyennes

33Pour les variables hydroclimatiques dont la série chronologique présente une rupture, il est intéressant de calculer les variations moyennes de part et d'autre de la rupture en appliquant, selon S. ARDOIN-BARDIN (2004), la formule suivante :

2 ) Bilan hydrique

34Pour la détermination du bilan hydrique, nous avons choisi la méthode de THORNTHWAITE compte tenu des données disponibles. Les principaux paramètres recherchés sont l'évapotranspiration potentielle (ETP), l'évapotranspiration réelle (ETR) et l'excédent (Exc.) ou infiltration efficace.

a. Évapotranspiration potentielle (ETP)

b. Calcul de l'évapotranspiration (ETR) et de l'excédent (Exc.)

35Le bilan hydrique a été établi en suivant la méthode classique de THORNTHWAITE. On calcule d'abord pour chaque mois de l'année de la période considérée l'ETP (voir équation 9). Le calcul de l'ETR et de l'excédent (Exc.) est effectué de la façon suivante :

1er cas : Pluie mensuelle P supérieure à l'évapotranspiration potentielle ETP (P >ETP)

2e cas : Pluie mensuelle P inférieure à l'évapotranspiration potentielle ETP (P <ETP)

36Selon G. REMENIERAS (1976), l'un des points les plus délicats dans l'application de la méthode de THORNTHWAITE réside dans le choix de la hauteur maximum d'eau qui peut être accumulée en relation avec l'humidité du sol. La valeur de 100 mm que nous avons retenue est une recommandation de THORNTHWAITE pour les terrains argilo-sableux. Elle peut être abaissée ou augmentée selon la nature des terrains et le type de climat.

IV - Résultats

1 ) Variabilité hydroclimatique

37Les variations interannuelles de la pluviométrie aux stations de Gagnoa, Grand-Lahou et Sassandra sont caractérisées par une alternance d'années humides, normales et sèches. Une illustration des différents découpages obtenus à la station de Grand-Lahou est donnée par les graphes de la figure 3. Le tableau I récapitule les différents découpages obtenus pour les trois stations, de même que les moyennes et les écarts-types. L'analyse de ce tableau montre qu'à la station de Gagnoa, située un peu au nord-ouest de la zone d'étude, où les précipitations annuelles moyennes de 1941 à 2001 s'établissent à 1409 mm, l'on note une période normale de 1941 à 1949, une période humide de 1950 à 1966 (précipitations annuelles moyennes de 1607 mm), puis une période sèche de 1967 à 2001 (précipitations annuelles moyennes de 1321 mm, soit un déficit de 88 mm par rapport à la moyenne générale). On entend par période normale, une période où les indices se répartissent de façon équilibrée de part et d'autre du zéro de l'axe des abscisses. La station de Grand-Lahou (Fig. 3) se distingue par des précipitations annuelles moyennes un peu plus élevées de 1941 à 2001 (1618 mm). Après une période normale de 1941 à 1947, suivent une période humide de 1948 à 1971 (précipitations annuelles moyennes de 1870 mm) et une période sèche de 1972 à 2001 (précipitations annuelles moyennes de 1426 mm). Enfin, à la station de Sassandra, située hors de la zone d'étude, mais qui jouxte sa bordure sud-ouest, on observe une période normale de 1941 à 1947, une période humide de 1948 à 1975 et une période sèche de 1976 à 2001, avec des valeurs annuelles moyennes de 1761et 1296 mm pour les deux dernières périodes et une pluviométrie annuelle moyenne sur l'ensemble de la période d'étude de 1527 mm.

Figure 3- Évolution interannuelle de la pluviométrie à la station de Grand-Lahou avec les indices centrés réduits des hauteurs pluviométriques annuelles (A) et des totaux pluviométriques annuels pondérés (B) de 1941 à 2001.

Figure 3- Évolution interannuelle de la pluviométrie à la station de Grand-Lahou avec les indices centrés réduits des hauteurs pluviométriques annuelles (A) et des totaux pluviométriques annuels pondérés (B) de 1941 à 2001.

Tableau I - Variabilité (périodes, moyenne et écart-type) des séries pluviométriques des trois grandes stations de 1941 à 2001.

Tableau I - Variabilité (périodes, moyenne et écart-type) des séries pluviométriques des trois grandes stations de 1941 à 2001.

PN : période normale. PH : période humide. PS : période sèche. µ : moyenne de la série pluviométrique au cours de la période considérée. σ : écart-type de la série.

38En examinant le tableau I, on constate en outre que les écarts-types des sous-séries (différentes périodes) sont souvent proches les uns des autres, mais généralement plus faibles que les écarts-types globaux.

39L'analyse de la variabilité interannuelle des débits du fleuve Bandama a été réalisée à la station de Tiassalé dans la proximité nord-est du secteur d'étude (Photo 2). Elle présente la plus longue série d'observation (1954 à 2000) parmi les autres stations. Les résultats obtenus sont illustrés par les graphes de la figure 4.

Photo 2 - Le N'zi à Tiassalé. [cliché : N. SORO]

Photo 2 - Le N'zi à Tiassalé. [cliché : N. SORO]

Figure 4 - Variation interannuelle des indices centrés réduits des modules annuels (A) et des modules annuels pondérés (B) du Bandama à la station de Tiassalé de 1954 à 2000.

Figure 4 - Variation interannuelle des indices centrés réduits des modules annuels (A) et des modules annuels pondérés (B) du Bandama à la station de Tiassalé de 1954 à 2000.

40L'évolution des indices centrés réduits montre ainsi une importante variation des écoulements du Bandama. Cette grande variabilité se traduit par un écart de 609 m3/s entre la plus forte valeur du module annuel (671 m3/s en 1968) et la plus faible (62 m3/s en 1978). Le filtrage a permis de mieux visualiser la variation des écoulements en faisant ressortir de façon nette une période humide de 1954 à 1970 et une période sèche de 1971 à 2000 (Fig. 4-B).

41Toutefois, pour les rivières Boubo, Davo et Niouniourou, pour lesquelles les séries de débits sont courtes, nous avons représenté sur la figure 5 l'évolution des modules annuels au cours de la période 1982-2000. Les courbes montrent que ces rivières présentent aussi une grande variabilité des débits au cours du temps. Les modules annuels de la Davo à Dapkadou sont presque toujours supérieurs à ceux des deux autres cours d'eau. Certaines années, ils peuvent approcher ou dépasser légèrement 45 m3/s, alors que les valeurs restent toujours inférieures à 20 m3/s pour le Boubo à Babokon et le Niouniourou à Dahiri.

Figure 5 - Évolution des modules annuels des rivières Boubo, Davo et Niouniourou de 1982 à 2000.

Figure 5 - Évolution des modules annuels des rivières Boubo, Davo et Niouniourou de 1982 à 2000.

42Les méthodes statistiques ont permis de situer les années de rupture au sein des séries pluviométriques et de la série hydrologique du Bandama. Les résultats obtenus sont consignés dans les tableaux II et III.

Tableau II - Tests statistiques, années de rupture et variation dans les séries pluviométriques étudiées.

Tableau II - Tests statistiques, années de rupture et variation dans les séries pluviométriques étudiées.

Gd-Lahou : Grand-Lahou. Long. : longitude. Lat. : latitude. P moy. : précipitations annuelles moyennes sur la période d'observation. Proba. : probabilité. Moy. : moyenne. Var. : variation.

Tableau III -Tests statistiques, années de rupture et variation dans la série hydrologique du Bandama à Tiassalé.

Tableau III -Tests statistiques, années de rupture et variation dans la série hydrologique du Bandama à Tiassalé.

Long. : longitude. Lat. : latitude. P moy. : précipitations annuelles moyennes. Méth. : méthode. Proba. : probabilité.

43Pour les séries pluviométriques, les dates de rupture sont comprises entre 1966 et 1981 quelle que soit la méthode utilisée (Tab. II).

44 Au niveau de la série hydrologique du Bandama, la méthode bayésienne de A.F.S. LEE et S.M. HEGHINIAN (1977) signale une rupture en 1970. De même, une rupture très significative (probabilité de dépassement inférieure à 1 %) a été détectée en 1970 au niveau de la série du Bandama par le test de PETTIT. Ce niveau de signification associé à la rupture traduit l'importance du changement sur la moyenne au sein de la série.

2 ) Variations moyennes des séries pluviométriques et hydrologiques

45Les différences entre les moyennes établies avant et après rupture indiquent une diminution des précipitations et des écoulements. Elle est comprise entre -13 et -28 % pour les séries pluviométriques (Tab. II) et s'élève à -58 % pour la série hydrologique du Bandama (Tab. III).

3 ) Bilan hydrique

46Le bilan hydrique a été établi aux stations de Gagnoa et Sassandra à partir de 1961, date à partir de laquelle les mesures de la température sont disponibles. Pour mieux apprécier l'impact de la variabilité climatique, nous avons établi les bilans hydriques avant et après rupture dans les séries pluviométriques.

47Les bilans hydriques à la station de Gagnoa, où la rupture pluviométrique est intervenue en 1966, portent sur les périodes 1961-1965 et 1967-2000 (Tab. IV). Nous obtenons respectivement avant et après rupture des valeurs annuelles moyennes de 1665 et 1322 mm pour les précipitations, 1274 et 1247 mm pour l'évapotranspiration réelle et 390 et 76 mm pour l'excédent ou infiltration efficace.

Tableau IV - Bilan hydrique à la station de Gagnoa.

Tableau IV - Bilan hydrique à la station de Gagnoa.

P : précipitations annuelles moyennes. ETR : évapotranspiration réelle annuelle moyenne. Excédent : P - ETR.

48Au niveau de la zone côtière, à la station de Sassandra, où la rupture pluviométrique se place en 1974, les valeurs annuelles moyennes avant et après rupture, sur les périodes 1961-1973 et 1975-2000 (Tab. V), s'établissent respectivement à 1697 et 1265 mm pour la pluviométrie, 1005 et 1030 mm pour l'évapotranspiration réelle et 691 et 235 mm pour l'excédent.

Tableau V - Bilan hydrique à la station de Sassandra.

Tableau V - Bilan hydrique à la station de Sassandra.

P : précipitations annuelles moyennes. ETR : évapotranspiration réelle annuelle moyenne. Excédent : P - ETR.

V - Discussion

) Variabilité interannuelle des pluies et des débits

49Les dates de rupture obtenues pour les séries pluviométriques sont comprises entre 1966 et 1981 quelle que soit la méthode utilisée. Ces années de rupture sont aussi en phase avec le découpage donné par le filtre passe-bas de HANNING comme illustré par les graphes de la station de Grand-Lahou. Ces années s'insèrent dans la période de rupture de la plupart des stations pluviométriques en Côte d'Ivoire, à savoir 1966-1971 (É. SERVAT et al., 1999). Ces ruptures montrent aussi que la région de Grand-Lahou s'inscrit globalement dans la fluctuation du régime pluviométrique observée entre la fin des années 1960 et le début des années 1970 en Afrique de l'Ouest et centrale (G. MAHÉ et J.C. OLIVRY, 1995 ; J.E. PATUREL et al., 1997,1998 ; É. SERVAT et al., 1998, 1999). Les déficits pluviométriques enregistrés au niveau des stations énumérées plus haut varient entre 13 et 28 %. Ils sont du même ordre que ceux obtenus par É. SERVAT et al. (1999) qui tournent autour de 20 % et peuvent dépasser 25 % sur la côte de l'Atlantique et dans le Nord.

50Tout comme l'Afrique de l'Ouest et centrale, les pays d'Afrique du Nord n'échappent pas non plus à cette variabilité climatique. En Algérie, les travaux de H. MEDDI et M. MEDDI. (2009) montrent une baisse des précipitations annuelles qui dépasse 36 % dans la région de Mascara et dans l'extrême Ouest. Dans le même ordre d'idée, une étude d'A. KINGUMBI et al. (2000) met en évidence une baisse significative (sans rupture de stationnarité des séries) des précipitations annuelles en Tunisie centrale, entre 1976 et 1989.

51Au niveau de la série hydrologique du Bandama, la rupture de 1970 signalée par le test de PETTIT et la méthode bayésienne de LEE et HEGHINIAN est en accord avec les travaux de A.A. AKA et al (1996), A.A.O. AKA (1999) et S. ARDOIN-BARDIN (2004). Ces auteurs ont signalé l'existence d'une rupture préférentielle autour des années 1970 au niveau des grands cours d'eau de la Côte d'Ivoire. La réduction de l'écoulement est évaluée à 58 % pour le Bandama. De ce qui précède, il ressort que les ruptures hydrologiques sont en phase avec les ruptures pluviométriques. Cette concordance des dates de rupture montre que le régime des cours d'eau est fortement lié à celui des précipitations. L'année 1970 a été aussi relevée comme année de rupture par G. MAHÉ et al. (2000) sur les débits du Bani à Douna au Mali, avec une diminution de 68 %.

52Ainsi la variabilité observée pour les précipitations et les écoulements dans le degré carré de Grand Lahou est loin d'être un phénomène isolé et localisé.

2 ) Des causes multiples et cumulatives de la variabilité climatique

53Selon B.C. PÉNÉ et A.D. ASSA (2003), ce phénomène peut s'expliquer par une dérégulation climatique liée à l'influence défavorable de certains facteurs à caractère synoptique et/ou environnemental sur le mécanisme de migration du front intertropical (FIT) qui détermine le climat en Afrique de l'Ouest.

54Une autre cause essentielle de la variabilité climatique est le phénomène El Niño né au large des côtes du Pérou dans le Pacifique, en Amérique latine, et qui se développe dans la zone intertropicale (N. NICHOLLS, 1988 ; ORSTOM, 1996, in B.C. PÉNÉ et A.D. ASSA, 2003). Caractérisé par un réchauffement intermittent des eaux de surface dans la zone équatoriale du Pacifique centre et est, il s'accompagne, pendant plusieurs mois, de violentes perturbations météorologiques aux conséquences parfois dramatiques : pluies diluviennes sur les côtes habituellement désertiques du Pérou et de l'Equateur, sécheresse en Afrique du Sud et en Australie, tempêtes sur la côte ouest des États-Unis, cyclones à Hawaï et en Polynésie française, etc. Ce phénomène se produit tous les 3 à 4 ans et peut avoir une incidence (positive ou négative) sur l'agriculture et les ressources en eau. En réalité, El Niño n'est qu'une des phases d'un système de fluctuation global, appelé ENSO (El Niño- Southern Oscillation) propre au Pacifique équatorial, dont les effets affectent toute la planète. Par ailleurs, S. CISSOKO (1995) a observé dans le Golfe de Guinée, au large de la Côte d'Ivoire, que les variations interannuelles de la pluviométrie sur la période allant de juillet à octobre étaient étroitement liées à la température de surface de l'océan Atlantique (phénomène d'upwelling). La particularité réside dans le fait que les années de faible pluviométrie correspondaient à de fortes valeurs de l'indice d'upwelling (> 18 °C jour). Phénomène d'ampleur limitée par rapport à ENSO, l'upwelling ivoiro-ghanéen peut avoir une influence défavorable non négligeable sur l'intensité de la mousson et donc sur le mécanisme de la migration du FIT.

55Les feux de brousse saisonniers, le déboisement anarchique sans reboisement suffisant et l'agriculture extensive sur brûlis, auxquels est soumis le Sud-Ouest de la Côte d'Ivoire, participent à aggraver la sécheresse.

3 ) Impact sur l'alimentation des ressources en eau

56La comparaison des excédents obtenus à partir du bilan hydrique donne une idée de l'impact des modifications pluviométriques sur la recharge des aquifères. À la station de Gagnoa, l'excédent (ou "infiltration efficace"), qui constitue la part des précipitations susceptible d'atteindre les nappes souterraines, est passé de 390 mm (avant rupture) à 76 mm (après rupture), soit une baisse de 80,5 %. À la station de Sassandra, l'excédent, qui atteignait 691 mm avant rupture, est tombé à 235 mm, soit une perte de 66 %.

57L'impact de la variabilité climatique sur les ressources en eau a fait l'objet de plusieurs études en Côte d'Ivoire. Ainsi les travaux de B.T.A. GOULA et al. (2006) montrent une diminution des précipitations de 13 et de 14 % respectivement sur les bassins versants du N'zi et du N'zo. Cependant l'impact hydrologique de la raréfaction des pluies est environ deux fois plus intense sur le N'zi : -49 % de 1969 à 2004, contre -27 % sur le N'zo de 1970 à 1993. Dans le même ordre d'idée, K.E. KOUAKOU et al. (2007) mettent en évidence des déficits pluviométriques importants, allant de 15 % à plus de 30 %, sur le bassin transfrontalier de la Comoé. Cette baisse de la pluviométrie s'est répercutée sur les débits avec un fort effet multiplicateur, puisqu'ils se sont effondrés de plus de 50 %.

58Il faut toutefois noter que la baisse des débits n'est pas liée qu'à la pluviométrie. D'autres facteurs, tels que les prélèvements d'eau pour l'agriculture (cas du Bandama) – en lien avec les plantations sucrières de la SUCAF-CI (anciennement SODESUCRE), l'augmentation de la population rurale, etc. – concourent à la diminution des écoulements. Pour la station de Tiassalé sur le Bandama, la construction, en amont, des barrages de Kossou et Taabo, à vocation hydroélectrique, a une influence sur les écoulements. Dans le cas du barrage de Kossou, mis en eau en 1972, il est bon de noter que le remplissage a toujours été problématique, notamment en 1978, année où le niveau est resté 20 m en dessous du niveau prévu et où le module à Tiassalé a été de 62 m3/s seulement.

59En plus de ces facteurs, la déforestation intense que connaissent les zones tropicales humides contribue également à modifier la relation pluie-débit et donc les caractéristiques de l'écoulement. Dès lors, les conditions de ruissellement et d'infiltration s'en trouvent profondément modifiées.

60Les travaux de F. KANOHIN et al. (2009) ont permis de quantifier l'impact de la variabilité climatique sur les eaux souterraines par le calcul des coefficients de tarissement et des volumes mobilisés sur les aquifères. Il ressort de cette étude que la baisse de la pluviométrie autour des années 1970 a eu des effets sensibles sur l'alimentation des nappes souterraines. La quantité d'eau infiltrée est passée de 1,495 109 m3 (1960-1970) à 1,137 109 m3 (1971-1997) pour le sous bassin du N'zi (F. KANOHIN et al., 2009). Au niveau du sous bassin de la Comoé, elle est passée de 1,930 109 m3 (1960-1970) à 1,492 109 m3 (1971-1997) selon le même auteur.

VI - Conclusion

61Comme la plupart des pays de l'Afrique de l'Ouest et centrale, la Côte d'Ivoire est sujette à variabilité climatique. Cette étude menée dans sa partie sud-ouest, précisément la région de Grand-Lahou, illustre ce phénomène et donne une idée de son impact sur les ressources en eau. Plusieurs méthodes ont été utilisées. L'indice de NICHOLSON a mis en évidence les fluctuations des régimes pluviométriques et hydrologiques en relevant les périodes humides, normales et sèches pour les pluies. Les périodes humides se situent globalement entre le début des années 1950 et la fin des années 1960 et laissent la place aux périodes sèches à partir de 1970. Après cette illustration de l'existence des fluctuations à l'aide des indices de NICHOLSON, les méthodes statistiques ont permis de relever des ruptures qui correspondent à une modification dans l'abondance moyenne des précipitations. Les dates de rupture obtenues par les différentes méthodes (test de PETTIT, méthode bayésienne de LEE et HEGHINIAN) sont synchrones. Elles se situent en majorité entre 1966 et 1981. En procédant au calcul des précipitations annuelles moyennes de part et d'autre des ruptures, la baisse de la pluviométrie après rupture est comprise entre 13 et 28 % et l'on note une nette répercussion sur les écoulements des rivières, la diminution atteignant 58 % pour le Bandama.

62Le calcul du bilan hydrique par la méthode de THORNTHWAITE aux stations de Sassandra et Gagnoa avant et après les ruptures pluviométriques, montre une forte diminution de la recharge des nappes souterraines. L'infiltration efficace est passée de 390 mm à 76 mm à Sassandra et de 691 mm à 235 mm à Gagnoa.

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Table des illustrations

Titre Figure 1 - Carte de localisation de la zone d'étude.
URL http://physio-geo.revues.org/docannexe/image/1581/img-1.jpg
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Titre Photo 1 - Exemple de topographie plane, ici en terrain granitique (au nord-est de Divo). [cliché : N. SORO]
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Titre Figure 2 - Carte géologique du degré carré de Grand-Lahou et de ses environs (N. SORO, 2002, modifiée).
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Titre Figure 3- Évolution interannuelle de la pluviométrie à la station de Grand-Lahou avec les indices centrés réduits des hauteurs pluviométriques annuelles (A) et des totaux pluviométriques annuels pondérés (B) de 1941 à 2001.
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Titre Tableau I - Variabilité (périodes, moyenne et écart-type) des séries pluviométriques des trois grandes stations de 1941 à 2001.
Légende PN : période normale. PH : période humide. PS : période sèche. µ : moyenne de la série pluviométrique au cours de la période considérée. σ : écart-type de la série.
URL http://physio-geo.revues.org/docannexe/image/1581/img-14.jpg
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Titre Photo 2 - Le N'zi à Tiassalé. [cliché : N. SORO]
URL http://physio-geo.revues.org/docannexe/image/1581/img-15.jpg
Fichier image/jpeg, 300k
Titre Figure 4 - Variation interannuelle des indices centrés réduits des modules annuels (A) et des modules annuels pondérés (B) du Bandama à la station de Tiassalé de 1954 à 2000.
URL http://physio-geo.revues.org/docannexe/image/1581/img-16.jpg
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Titre Figure 5 - Évolution des modules annuels des rivières Boubo, Davo et Niouniourou de 1982 à 2000.
URL http://physio-geo.revues.org/docannexe/image/1581/img-17.jpg
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Titre Tableau II - Tests statistiques, années de rupture et variation dans les séries pluviométriques étudiées.
Légende Gd-Lahou : Grand-Lahou. Long. : longitude. Lat. : latitude. P moy. : précipitations annuelles moyennes sur la période d'observation. Proba. : probabilité. Moy. : moyenne. Var. : variation.
URL http://physio-geo.revues.org/docannexe/image/1581/img-18.jpg
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Titre Tableau III -Tests statistiques, années de rupture et variation dans la série hydrologique du Bandama à Tiassalé.
Légende Long. : longitude. Lat. : latitude. P moy. : précipitations annuelles moyennes. Méth. : méthode. Proba. : probabilité.
URL http://physio-geo.revues.org/docannexe/image/1581/img-19.jpg
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Titre Tableau IV - Bilan hydrique à la station de Gagnoa.
Légende P : précipitations annuelles moyennes. ETR : évapotranspiration réelle annuelle moyenne. Excédent : P - ETR.
URL http://physio-geo.revues.org/docannexe/image/1581/img-20.jpg
Fichier image/jpeg, 80k
Titre Tableau V - Bilan hydrique à la station de Sassandra.
Légende P : précipitations annuelles moyennes. ETR : évapotranspiration réelle annuelle moyenne. Excédent : P - ETR.
URL http://physio-geo.revues.org/docannexe/image/1581/img-21.jpg
Fichier image/jpeg, 80k
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Pour citer cet article

Référence papier

Tanina Drissa Soro, Nagnin Soro, Yéi Marie-Solange Oga, Théophile Lasm, Gbombélé Soro, Kouassi Ernest Ahoussi et Jean Biémi, « La variabilité climatique et son impact sur les ressources en eau dans le degré carré de Grand-Lahou (Sud-Ouest de la Côte d'Ivoire) », Physio-Géo, Volume 5 | -1, 55-73.

Référence électronique

Tanina Drissa Soro, Nagnin Soro, Yéi Marie-Solange Oga, Théophile Lasm, Gbombélé Soro, Kouassi Ernest Ahoussi et Jean Biémi, « La variabilité climatique et son impact sur les ressources en eau dans le degré carré de Grand-Lahou (Sud-Ouest de la Côte d'Ivoire) », Physio-Géo [En ligne], Volume 5 | 2011, mis en ligne le 20 février 2011, consulté le 17 octobre 2017. URL : http://physio-geo.revues.org/1581 ; DOI : 10.4000/physio-geo.1581

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Auteurs

Tanina Drissa Soro

UFR Sciences de la Terre et des Ressources Minières, Université de Cocody, 22 BP 582 ABIDJAN 22, CÔTE D'IVOIRE.
Courriel : paragafro@yahoo.fr

Nagnin Soro

UFR Sciences de la Terre et des Ressources Minières, Université de Cocody, 22 BP 582 ABIDJAN 22, CÔTE D'IVOIRE.
Courriel (à utiliser de préférence) : soro_nagnin@yahoo.fr

Yéi Marie-Solange Oga

UFR Sciences de la Terre et des Ressources Minières, Université de Cocody, 22 BP 582 ABIDJAN 22, CÔTE D'IVOIRE.
Courriel : oga_oms@yahoo.fr

Théophile Lasm

UFR Sciences de la Terre et des Ressources Minières, Université de Cocody, 22 BP 582 ABIDJAN 22, CÔTE D'IVOIRE.
Courriel : theophile_lasm@yahoo.fr

Gbombélé Soro

UFR Sciences de la Terre et des Ressources Minières, Université de Cocody, 22 BP 582 ABIDJAN 22, CÔTE D'IVOIRE.
Courriel : marc_soro@yahoo.fr

Kouassi Ernest Ahoussi

UFR Sciences de la Terre et des Ressources Minières, Université de Cocody, 22 BP 582 ABIDJAN 22, CÔTE D'IVOIRE.
Courriel : ahoussi_kouassi@caramail.com

Jean Biémi

UFR Sciences de la Terre et des Ressources Minières, Université de Cocody, 22 BP 582 ABIDJAN 22, CÔTE D'IVOIRE.
Courriel : jbiemi@yahoo.fr

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