Figure 8.10: Débit moyen journalier déterminé à partir des simulations de ORCHIDEE-C
8.4 Etude de la sensibilité des modèles
hydrologiques à la variation des paramètres
d’entrée
L’analyse de la sensibilité des modèles consiste à évaluer l’impact de la variation des paramètres d’entrée du modèle sur les différents paramètres de sortie (Iooss, 2011). Elle
8.4. Etude de la sensibilité des modèles hydrologiques 175
permet ainsi de caractériser la dynamique entre les différentes sorties sous des conditions climatiques différentes. La sensibilité du modèle GR2M est évaluée par rapport à la va-riation de la pluviométrie et de l’ETP, et celle de ORCHIDEE-C est évaluée par rapport à la variation de la pluviométrie.
8.4.1 Sensibilité du modèle GR2M à la variation de la pluie et
de l’ETP
La variation des débits par rapport à la variation de la pluviométrie de -50% à +50% et à la variation de l’ETP dans la même gamme que la pluie (Figure 8.11a), est de -97% à +600%. La figure 8.11a montre que la diminution de l’ETP accroît la hausse des débits dans une condition d’augmentation des pluies. Le graphique (b) de la sensibilité de la recharge par rapport à la variation des deux paramètres climatiques montre une variation moins importante que celle du débit, la variation est de -85% à 230%. Par ailleurs, la gamme d’impact sur l’ETR est beaucoup moindre, elle varie de -50% à +40%. Par consé-quent, tous les paramètres de sortie du modèle GR2M sont sensibles aux variations des paramètres d’entrée du modèle. Le modèle GR2M peut donc restituer la gamme d’impact des variations futures des deux principaux paramètres climatiques sur les principales va-riables (écoulements et recharge des nappes) de renouvellement des ressources en eau sur le bassin.
Par ailleurs, la gamme de variation des débits (Figure 8.11a) correspondant aux gammes de variations de la pluviométrie annuelle et de l’ETP préditent par les MCRs pour l’ensemble du pays (variation de la pluie de -15% à +15% et variation de l’ETP de l’ordre de +5%) est de -51% à +68%. Cependant, l’amplitude de variation des débits avec une augmentation de l’ETP de 5% est inférieure à 4%, alors qu’une variation de pluie de 5% entraine une variation des débits de plus de 15%. Par conséquent, les effets de la variation de la pluie sur le débit dépassent largement les impacts d’une variation de l’ETP. Il en est de même pour les impacts sur la recharge (plus de 15% pour la variation de la pluie contre moins de 4% pour la variation de l’ETP (Figure 8.11b)).
8.4. Etude de la sensibilité des modèles hydrologiques 176
Figure 8.11: Variation relative des sorties du modèle GR2M par rapport aux variations des données d’entrée
L’interaction entre les quatre variables (pluie, écoulements, recharge et ETR) est analysée à travers les poids des trois termes de sortie sur la pluviométrie annuelle. La figure 8.12a montre que la proportion de la pluie annuelle qui s’évapore (ETR) augmente avec la baisse de la pluviométrie, plus la pluie est faible, plus le poids de l’ETR est important. Ce poids augmente de plus de 15% pour une variation de pluie de -50% à +50% alors que les poids des autres termes diminuent drastiquement. Une répartition des proportions entre la recharge et les écoulements (Figure 8.12b), montre que la recharge domine fortement les lames d’eau écoulée. Le poids de la recharge augmente avec la baisse de la pluviométrie, une augmentation de 30% du poids de la recharge avec la baisse de la pluviométrie annuelle de 50%.
Les résultats de cette analyse sur l’évolution des poids des différentes composantes du bilan hydrique montrent que la baisse de la pluie entraîne beaucoup plus une baisse de la lame écoulée. Ainsi, la proportion des lames d’eau écoulée va de 3% à 0.2% pour une baisse de la pluie annuelle de 50%, soit une réduction des lames d’eau de plus de 95%. De même sur la figure 8.12a, pour une baisse de la pluie annuelle de 20%, nous obtenons une baisse des lames d’eau de 60%, soit le triple de la variation de la pluviométrie annuelle. Pour le recharge, la variation est de l’ordre de -50% pour une baisse de pluie de 20%.
8.4. Etude de la sensibilité des modèles hydrologiques 177
Figure 8.12: Variation du poids des différentes composantes du bilan hydrologique en fonction de la variation de la pluie annuelle pour les simulations avec GR2M
8.4.2 Sensibilité du modèle ORCHIDEE-C à la variation de la
pluie
L’analyse de la sensibilité de ORCHIDEE-C par rapport à la variation de la pluviométrie a montré des résultats similaires à ceux obtenus avec le modèle GR2M (Figure 8.12). Tout comme le modèle GR2M, ORCHIDEE-C montre une augmentation du poids de l’ETR avec la baisse de la pluviométrie et une baisse du poids des autres composantes du bilan hydrique (les écoulements et la recharge). Le deuxième aspect, c’est aussi la diminution de la proportion des écoulements à la faveur de la recharge. Ainsi, une baisse de la pluviométrie annuelle de 20% a entraîné une baisse des écoulements de l’ordre de 55% dans les simulations de ORCHIDEE-C. Cette valeur est très proche de la baisse de 60% produite par GR2M. Ces résultats sont conformes aux résultats présentés par Briquet
et al. (1996) sur la variation des débits sur le fleuve Niger à Koulikoro entre la période
1951-1960 et la période 1980-1989 où une baisse de la pluie annuelle de 20% a entraîné une baisse de 55% des écoulements annuels. De même, Mahé et al. (1998) indiquent que les écoulements annuels ont baissé de l’ordre de 84% à Douna sur le bassin de Bani au Mali sur la période 1970-1995 alors que la pluviométrie annuelle n’a baissé que de 30%. Plus au Sud, sur le bassin de la Donga au Bénin dan une zone de socle, Séguis et al. (2011) ont estimé une baisse de 50% des écoulements annuels suite à une baisse de 20% de la pluviométrie annuelle sur la période 2003–2006.
Nous obtenons aussi le même ordre de grandeur de variation de la recharge avec une baisse de 50% pour une baisse de la pluie annuelle de 20%. Cette variation de la recharge est