Figure 2.11: Répartition spatiale des retenues d’eau sur le bassin de Wayen en 2008 (base des données DGRE)
L’exploitation des eaux souterraines s’organise autour des forages et des puits dont les débits sont faibles. Les aquifères du bassin sont très limités, d’épaisseur et de porosité efficace faibles (cf 2.2.1). Les débits d’exploitation faible, la moyenne nationale des débits des forages sont de l’ordre de 2 m3/h (Ministère de l’environnement et de l’eau, 2001).
2.3 Présentation des données de l’étude
Un des objectifs du programme AMMA est de rassembler les données climatiques et envi-ronnementales de l’Afrique de l’Ouest dans une base de données (http ://database.amma-international.org/) accessible aux chercheurs. Ces données sont constituées de mesures de terrains, de mesures aéroportées, d’observations satellitaires, et de simulations climatiques. Notre étude porte sur l’analyse des données climatiques observées et simulées à l’échelle du Burkina Faso et des données hydrométriques de la station de Wayen sur la partie amont du bassin de Nakanbé sur la période 1961-2009.
2.3.1 Motivation du choix de l’échelle spatio-temporelle
Les données utilisées dans cette études sont au pas de temps de journalier et mensuel à la résolution spatiale de 0.5°x0.5°. Ces choix se justifient par rapport à la disponibilité des données et aux résolutions des modèles hydrologiques. En effet, toutes les données
2.3. Présentation des données de l’étude 32
ponctuelles observées sont mesurées au pas de temps journalier et les données spatialisées, plus étendues, sont au pas de temps mensuel. De même, le choix de la résolution spatiale est imposée par la résolution spatiale des modèles climatique qui correspond à la résolution du modèle hydrologique ORCHIDEE.
2.3.2 Données climatiques
Les données climatiques proviennent de trois principales sources : les données ponctuelles des observations proviennent de la Direction de la Météorologie du Burkina Faso, les données spatialisées à la résolution spatiale de 0.5°x0.5° (produites à partir des procédures de spatialisation) et les simulations des modèles climatiques régionaux.
Figure 2.12: Réseau de mesure des paramètres climatiques de l’étude et les mailles des MCRs au Burkina Faso
A. Données climatiques observées
a. Les différentes sources et types de données
Les observations proviennent d’un réseau de dix stations synoptiques du Burkina Faso (Gaoua, Bobo Dioulasso, Po, Boromo, Fada N’Gourma, Ouagadougou, Dédougou, Bo-gandé, Ouahigouya et Dori) de la Direction Nationale de la Météorologie (Diello et al.,
2.3. Présentation des données de l’étude 33
2003). Ces dix stations sont bien réparties sur l’ensemble du territoire Burkinabé avec au moins trois stations par zone climatique dont trois pour la zone sahélienne au Nord, quatre pour la zone sub-sahélienne au centre et trois pour la zone nord soudanienne au sud (figure 2.12). Ces stations font parti du réseau optimal (51 stations) de suivi des modifications climatiques au Burkina Faso proposé par Diello et al. (2003). Les observa-tions concernent huit principaux paramètres climatiques : la pluviométrie, la température (minimale, moyenne et maximale), l’humidité (minimale, moyenne et maximale), l’insola-tion, le vent, l’évaporation bac collorado, et l’évapotranspiration potentielle de Penmann-Monteith (ETP). Toutes les données utilisées sont au pas de temps journalier et couvrent la période 1961-2009. Les données pluviométriques ne présentent aucune lacune pour neuf stations. Il manque les données pluviométriques de l’année 1978 à la station de Bogandé. Cependant pour les données des autres paramètres climatiques, nous analysons seulement la qualité des données d’ETP qui est une estimation à partir des données des autres para-mètres. Notons que le démarrage des mesures du vent a accusé beaucoup plus de retard, en 1984 à Po et à Bogandé et en 1998 à Bogandé. C’est ce retard qui explique les taux très élevés de lacunes dans les données journalières d’ETP au niveau de ces stations sur la période 1961-1990 (figure 2.13). Le taux de lacune est encore important à la station de Bogandé sur la période 1991-2009. Somme toute, d’autres formules d’estimation de l’ETP qui prennent en compte moins de paramètres climatiques seront utilisées au cours de cette étude pour la constitution des données plus complètes.
Figure 2.13: Proportion moyenne annuelle de lacunes dans les données d’ETP des dix stations synoptiques du Burkina Faso pour la période 1961-1990 et la période 1991-2009
2.3. Présentation des données de l’étude 34
Le deuxième type de données, est constitué de données dérivées des observations, générées à travers des procédures de spatialisation (New et al., 2002; Paturel et al., 2010b). Toutes ces données sont au pas de temps mensuel et à la résolution spatiale de 0.5°x0.5°. Le premier jeu de données est celui du CRU (Climate Research Unit) (New et al., 2002), est constitué de données pluviométriques et des données d’ETP sur la période 1901-1998. Le deuxième jeu de données spatialisées, est celui de l’IRD (Institut de Recherche pour le Dé-veloppement) (Paturel et al., 2010b), est constitué uniquement de données pluviométriques sur la période 1901-1998. La base de données IRD contient des données pluviométriques mensuelles de l’ensemble des stations pluviométriques des services nationaux de la météo-rologie des pays sahéliens. Le réseau englobe 156 stations sur le Burkina Faso contre 65 stations pour le réseau CRU dont l’ensemble des dix stations du réseau synoptique pour les deux données (Mahé et al., 2008). Somme toute, ces données (CRU et IRD) ont déjà été utilisées dans le cadre de plusieurs études sur la variabilité climatique et la modélisa-tion hydrologique en Afrique de l’Ouest et Centrale et sur la modélisamodélisa-tions hydrologiques (Ardoin-Bardin, 2004; Held et al., 2005; Diello, 2007; Mahé et al., 2008; Paturel et al., 2010b).
Les données CRU sont disponibles sur le site http ://www.cru.uea.ac.uk/cru/data et les données IRD sont disponibles sur le site http ://www.hydrosciences.fr/sierem/produits /Grilles/GrillesIRD.asp.
Le troisième jeu de données est constitué par les données climatiques WATCH (Water and Global Change) produites dans le cadre du programme WATCH pour des simulations hydrologiques afin d’évaluer l’évaporation de référence (Weedon et al., 2011). Ces données ont été générées à partir d’une procédure de désagrégation d’une combinaison des données climatiques de réanalyses ERA-40, du CRU et du GPCP sur la période 1958-2001. Elles ont une résolution spatiale de 0.5°x0.5°. et une résolution temporaire de 3 heures. Elles constituent les données de forçage de ORCHIDEE sur la période 1961-2000.
Les données IRD, CRU et WATCH couvrent le Burkina Faso sur un total de 120 mailles de 0.5°x0.5° entre les latitudes Nord 9.75° et 15.25° et les longitudes entre -5.25° et 2.25° (figure 2.12).
b. Comparaison entre les différents types de données pluviométriques à l’échelle du pays
La pluviométrie est le paramètre commun de l’ensemble des quatre types de données de base de l’étude (ponctuelle, IRD, CRU, et WATCH). Nous avons comparé les différentes données entre elles pour évaluer les différences qui peuvent exister de l’échelle mensuelle à l’échelle annuelle. La comparaison est faite sur une période de forte variabilité interan-nuelle, la période 1961-1995. Ainsi, la comparaison des moyennes mensuelles sur la période
2.3. Présentation des données de l’étude 35
1961-1990 n’a montré aucune différence significative entre les données avec un coefficient de corrélation supérieur à 0.9 et un écart inférieur à 4% des moyennes mensuelles. De même, la comparaison à l’échelle annuelle (figure 2.14) a montré une corrélation signifi-cative entre les données avec un coefficient de corrélation supérieur à 0.8 avec un écart relatif aux moyennes sur les dix stations inférieur à 4%. Ainsi, chacun des quatre types de données pluviométriques représente bien la pluviométrie moyenne sur le Burkina Faso. Aussi, l’écart-type interannuel des différentes données est de l’ordre de 17% de la pluvio-métrie annuelle moyenne pour chacune des données (il varie entre 14% et 25% à l’échelle des stations). Cette proportion est d’un même ordre de gradeur que l’incertitude associée à la mesure de la pluviométrie annuelle qui varie entre 12 et 20% (Grommaire-Mertz, 1998).
En plus, nous avons évalué la représentativité de la pluviométrie à l’échelle du pays en fonction du nombre de stations par zone climatique. L’analyse est faite sur le cumul annuel de pluies en considérant un réseau de trois (une station par zone climatique), six (deux stations par zone climatique) et dix stations (trois stations par zone climatique). La figure 2.14 montre que les cinq courbes présentent la même variabilité interannuelle sur la période 1961-1995 avec des coefficients de corrélation supérieurs à 0.8 (Mahé et al., 2008). Cependant, l’écart-type entre les pluviométries annuelles sur les dix stations est de l’ordre de 25% de la pluviométrie annuelle moyenne sur le pays et il ne dépent pas de cette pluviométrie annuelle moyenne (coefficient de corrélation de -0.3).
2.3. Présentation des données de l’étude 36
Figure 2.14: Comparaison de la pluviométrie moyenne annuelle sur la période 1961-1995 entre les différentes sources de données et les combinaisons de stations
3 stat= moyenne avec une station par zone climatique, 6 stat=moyenne avec deux stations par zone climatique, et 10 stat= moyenne de l’ensemble des stations du réseau.
B. Données climatiques simulées
Les simulations climatiques proviennent de la mise en oeuvre de cinq modèles climatiques régionaux (MCRs) sur la zone Afrique au pas de temps journalier et à une résolution spatiale de 0.44°x0.44° (figure 2.12). Les MCRs ont produit des données journalières sur la période 1950-2050 sur une zone qui couvre entièrement le Burkina Faso. Les données que nous utilisons dans cette étude sont constituées des données pluviométriques et des données des principaux paramètres climatiques utilisés dans l’estimation de l’ETP (tem-pérature, humidité, rayonnement et vent).
2.3.3 Données hydrologiques
Les mesures hydrologiques sont constituées des données de débits moyens journaliers de la station de Wayen. Nous disposons pour cette étude des données de débit moyen jour-nalier sur la période 1955-2002 obtenues auprès de la Direction Générale des Ressources