Une étude climatologique du bilan d'eau du Haut Niger : une étude des conditions présentes et les conséquences de modifications de la surface

.

,

",

, "

(Une étude de~ conditions présentes et

les'conséquen-t

/ ces de modifications de la surface)

~

r'

par

Pierre-Osïas Christin

Th~se soumise à la Fa~uité des Etudes Supérieures et de ~a Recherche en accomplissement partiel des exi~en­ ces pour une Maîtrise ~s Scienèes.

r" t

Il

Département de mêtéoro~ogie, 1 Universit€ Mc Gill, ( 1

..

',-Montréal, P. oQuébec~ _{Août 1977 •}

•

1

( _{Cl Pierre-Osi as Chri stin 1978} 1

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•

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1 1

..

/

i l ' RESUME

•

Dans ce travail, un modèle sur ordinateur est utilisé pour étudier

l~

èomportement dJ

bi1a~

d'eau sur" le Haut Niger ainsi que les cbnséquences de quelques mo-dilfica ti'ons de la surface. Les données -météorologlque's

u '

de 1958 'ont été utilisées pour cette étude. D'abord on

.. ! . • 1

analyse l' 'nfluence de l'utilisation de moyennes

mensuel-. 1

climatiques au. lieu des données

journali~res

et on

vé-1.

rifie la précision requise p~ur les données. On réalise -que pour améliorer la simulation de; différentes régions,

certaines modifications peuvent être apportées aux données ~. l'intérieur de certaines limites, sans pour autant faus-ser les résultats .

En second lieu on ajuste le modèle aux différen-_r tes régions du Haut

"

ments::' - On constate

Niger et on analyse leurs comporte- 1

• 1

quJ

l~s ~ermes d'eau~nt

signifi-ca~ivemint d'un bassin versant ~ l'autre et même entre les

fI .'

.diffé/~tes

régions d'un même bassin versant, ce

\q~i

per-~met

de d€limiter les régiins oü des

mod~tions

artifi--~ ciell~s dé la s~rface auront le plus d'effet. Enfin, on simule quelques modifications d'

1

extens~on m~e pos~ible

• . On

/

SUrfjCe et"on-estime leur

.

.,.

voi1t alors f e d~ vastes

-,

~,

l' ~ ...

--- --- --- --- --- --- --- --- --- ---__ ... ;;...---111! .... .1 . . . _..01!" __ ---~ ... __ ... ~-"!"--_-

_______

.c. 1 1 1

\

i i '.'

f _, •

, \

surfaces peuvent être th~oriquernent modifi~es sans ~oür

.

"

autant d~truire ll~quillbre d'eau entre les diff~rebts ba/ssins versants. "

.

1

o ! ( r , , A

1

9 ,,' , , r,

i

- ~

-(

"

..

Cl,

\

a.ln

,

\ iii .' ABSTRACT 1 /

In this"work, a computer model is used to stu-dy the behaviour of the water budget in the Upper Niger, as we~l as the possible consequences of any surface

mo-difications. Meteorological data from 1958 wer~ used ~ for this study. Firstly, the effect of using monthly

climatological means rather than daily means is analy-aed. The degree of precision required forlthe data is

"-also vërified. It is concluded that, in'order to inpro-ve the modeling nf different regions, c~tain

well-defi-) ' , 't

ned ~odifications can' b

T

applied to the data.without in- ~

validat~ng

the results. Secondly, the

JOdel'i~

adjusted

...

to conform with different regions ~f the Upper Niger, th~

results of" which are analysed. One establishes that the water parameters'vary significantly from one watershed ~o

the other and even within different regions contained in the same watershed. This conclusion allows one to deli-

_.

J - "> .. " 1

~eate those regions which would be most affected by any

1

artificial surface modifications. Finally, sorne artifi-cial surface modifications are introduced w~th a view to

~stim~ting

their maximum P9ssible. ex:ent. Onb thus

obser-ves that vast "surface areas 0 can theoretically be modified

without de~~roying the-water equilibrium be~ween ~iffe­

rent watersheds.

, ,

..

Ct

1 ~·4P - ".

-iy

1 ·1 1 & REMERCIEMENTS

\\

\ " f,) - . 1 1\,(

Je voudrais d'abord remercier' Dr: E. '~owinckel \

d'avoir toùjours fait preuve ne beaucoup d'enthousiasme et d'intérêt

l tou~ au long de cette recherch~., Je

remer-cie également Dr. S. Orvig pbur avoir contribuer à

met-\

. tre sur pied ce trayail~ M. Schwartz pour son assistan- ~ •

"1 \ •

ce lors de

l'~tilisation ~es

prQgrarnrnés ainsi que Dr.

Gar-nier pour ses précieux èonseils. Mes remerciements s'a~

..

dressent aussi à Dr. 'Derome qui a bien v,oulu relire le

\ ,

texte

frança:i,~

èt à

~.

Canal, de l'DRSTOM,- ql.,li 'm

,la

été

d'un grand

s~cours

en

m~

-

fournissant rapidement

le~

sour- 1

(~ ()

ces pib~iographiques les plus importantes de cette

recher-che. Je voudrais aussi exprimer ma

~econnaissance

aux

personnes suivantes qui ont, à un mo~ent donné, aider, à

la réalisati'on de ce travail: P. Labonté, Dr. Paulin,

M. Aubry, ~a ni~ce Christine et ma m~re. Je remercie pour

leu~ aides financi~res, le Ministêre de l'Education de

la province de Québec, i'Ins~itut de Coopération

Interna-, 1

tionale de l'université q'Ottawa et enfin ~a Faculté des

Ètudes Graduées de l'université Mc Gill. Je tien~ 'à

ter-lI}iner en. expr'imant t?ut spécialement ma gratitude à mon

1 \

épous'e, pour ;toute l'aide qu'elle m'a appértée au cours de

ce travail.

-\' " \~..

.

... /

f

1 '.' ~ _, , l j '! ,

"

"

~

111

~

\

;

o

\

Résumé Abstract Remerciemen ts ' ,?alble des ma tiêres ,'Liste des tableaux

Liste des figures

INTRODUCTION

,

v

""

TABLE DES.MATIERES ,..,.-J \ , ' \ 1 / c ,

Chapitre 1. DESCRIPTIONtGENERALE DU HAUT NIGE

--.

1.1. ca;ac}f~iques générales

-1.2., Description du fleuve

1 ... 2.1. Le Niger en amont de

1.2.2. Le Bani en amont de Douna

1.2.3. De koulikoro-Douna à Diré

1. 3.

Climat-- ,

1. 4. La végétation

Chapitre 2. LES" EQUATIONS PHYSIQJES'ET

. ;'. SpR ORDINATEUR 2.1. Lès éq~ations de base

.

"\ 2 1'2 .~Q Résolution spa~iale \ ...-::.. "

/

1 LE MOD

i

1

1

,

f

, 1 7 'f # , ) ( pa-ge i i i i iv

l

\\ V xi xiii 1 3 3 z 4 4

"

₄ 5 _, \ " 6 { 10 .-f

LE

---~ 19 19 \,

.'

22

/

,

J.

1 :;

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_{? ~~} ..

~·I- ~

...

~-

--- --_.

"

Vl

2.3. Résolution temporelle

'2.4. 'Les é,quations d'eau et d'énergie du modêle 2~

_.~

2.5. Organisation du modêle

,

2.6. Valeurs initial~s de certains termes séquence mensuelle des calculs

Chapitre 3.

DONNE~J' UT~~ISEES

_,

"

3~~ problême inhérent

3\12.

Stations météorologiques de la

3.3. Données en altttude 3.4 •• Etude des données

3.5.

Infor~ations

hydrologiqmes

/

/

3.~. Subdivision pratique du Haut Niger 3.7. Conclusion

Chapitre 4 . ETUDE DES

~bNNEES

. 4.1. Introduction

et

4.2. Effet des moyenne,s mensu Iles â

~+eY

1

4.2.1. But de cette'section

~4.,2!'!'j

Expérience de référence

,.

\ ,...,.

4.2.3. Moyennes en altitude

~

4.2.4.~ 'Moyenne de la température et du point de --rosée de la surface

4.2.5. Moyenne~ pour les nuages

.. ~ ... 1 -\-'\'1 ,

\\

!2~

! 32 32 32 \35 36 38 39 40 48 48 50 \ \ 50 50 1 5 J

f

53 S3

/

, 1 - 1 -~ S -,

~~I - . . T " \ ~

\(

₎ ~

.

\

\

\\

"

\

,

"

(

___ L_-,,,

(:

1 ~ - i ' _, \

.

vii ~ 4.2.6. o Moyennes de la vitesse du 1 vent et

.

r la pression 55 . ; Toutes ,J 4.2.7~ les moyennes 56 0-4.2.8. Conclpsion 57 l ,4.3. Choix > du radiosondage 58

4.3.1. problême du câractêre représentatif

"'

dtt radiosondage 58

4 ___ 3 •

2 •

_{Expérience dE? r~éren'ce}

\.. 59

-4.3.3. Précision requise pour le r~diosondag~ 60

~

4.3.4. Radiosondage de Niamey au-dessus de '

Kankan .\

61-4.3.5. Conclusion 6Z

f

4.4. Etude 'de.la précipitat~on _~3 4.4.1. Problème du caractêre représentatif

de la précipitation 63 4.4.2. Expérience de réfé~~~ç,e 63 '(~ 4.4.3. Inf1uencf intfarnensuef~e de la p~é-,

.

cipi-tation \ \,.-1 l:F~'· ... J " 4.4.4. Représentation intramensue11e de la précipitation , ,

iosurfa~e

4.4.5. Conclusion 4.5. , • 71'

Influence des données

4.5.1. But de cette section et expérience de référence _, (]

•

64 67 o

69·

70 \

t.

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l', --

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/

/

/

/

/ viii \ 4.5.2. Choix de température 4'.5.3. Humidité de la surfaèe 4'.5.4. Effet d s nuages 1 4,l5.5. _{Effet ~} vent Conclusion / , 1 1 1

"

' " 70 71 73 73 74

. " \

!

DESCRIPTION DU COMPORTEMENT DE't'

Au

!

\ D? BASSIN DU HAUT NIGER

Divislon du Haut Nige'r, en r~,gions

Point de comparaison pour vérifier la

\ 1 , : i 5. ~. précision du modèle 1 /

Méthode de simûlation utilisée

1 5.3.1. 5.3.2.

,\~

.3. 3 • 5.3.4. 5.3.5. In troducti9P

\,

Paramêtre de contrôle BR

Paramètres de -eontrôle SBW et SOI

parimèt~e de contrôle SRI Paramètres de contrôle IWGA

, 1

5.3.6. Choix des stations météorologiq

5.3.7. Etablissement des radiosondages

1

1

1

1

5.3.8. Reconstitution de la précipita ion

5.3.9. '" Ajustement des nuages

5.3.10. Modifications particulières

•

5.3.11. Conclusion

5.4. EtJde des trois bassins versanfs

5.4.1. Introduction

/

\

.

82 ! 82 ( 83 86 \ 86 87 88 89 90 -91 92 96 96 91 ~ 97

..

{

'.

Î 1/

•

,-

T

..

..

---1

--~~-,

'.

"

> .a ix , f' l,

..

(

f

..

_~ 'l ,Ii '-.'

5.4.2. VérificatlQfl des rcésul ta ts fI'imuels ~

ç __ i"

~ _.,

,

r,

obtenus 98 - ;

,

5.4.3. Ca!actéristiques générales des termes

d'énergie 100

5.4.4. Carqctéz;istiques générales des termes

1 \

d'eau

_'\

101

( ,

5.4.5. Comportement du bass,in \ versant de

-~.

Koulikoro 103

~.4.6. Comportement du bassin v~rsant de _~----

•

Dounao "

104

•

.

5:4.7. Comportement du bassin versant de

/.

0 Diré ~ ,105

,

1

5:4.8. Conclusion 110

,

<, .", ~ t

.

~ i

.

Chapitre 6. MODIFICATIONS DE SURFACE 118 \

'" ₎ 1

l

6.l. Introduction 118

6.2. Simulation d'une surface dénudée 119 6.3. Simula t'ion d'une surface innond&,e 122

~ _{6.4. Simulation}

d~une

_{\surface à fafble}

den-sité de feuillage 124

.. 6.5. Aménagemen t de la partie. sud-ouest 126

..---<

6.6. Aménagement de la région innondée , ₀ 128

6.7. Conclusion '::\) 130 .~

C'

"- " '" « L t . ,-\ 1 _{/ '\}

---'

\ \ 1. iIIJII& .... , ~;. .>"_t-: 1

,

..

, IflU • q CONCLUSION BIBLIOGRAPHIE , ~-1 1 x 141 143

..

.

...

\, ' " " l \ l,.

r--...---__ ----...-...--- - --~

-xi

, LISTE DES TABLEAUX

Numéro page

.

.

1.'

D

4.1. Liste des noms des différentes expériences du

chapi tre 4. avec une brève deScription de leur

contenu.~

4.2. et 4. 3.

Termes d'énergie et d'eau pour différentes ex-périences: 4.2. à Nlarney A. annuel, B. février,

c.

août, 4.3. à Kankan A. annuel, B. I~ fevrle~, ,

c.

août.

.

5.1. Résumé, pour les hu~t différentes, régions des

trois bassins versants, des paramêtres de con-trôle utilisés, des données météorologiques u-tilisées et des simulations diverses.

1

, 5.2. Les

différent~

termes d'énergie et dteau'pour

la simulation adéquate (dite "de référence") des huit régions des trois bassins versants:

o 75 76 77 78 79 80 81 112

.

-( • 1 /) A. annuel, B. février, C. août. / ( xii 1 / 6.1. à 6.3.

Les différents termes d'énergie et d'eau des huit régions des trois bassins versants pour la simulation d'une surface:

6.1. dénudée A. annuel, B. fév,riér, ,Co août, 6.2. innondée A. annuel, B. fé/rier, C. août,

6.3. à faible densité de feuillage

A. annuel,

B. février,

el

C. août.

'-6.4. Les différentes valeurs annuelle,s des termes

d'eau pour une modification combinée des ~10ts

forestirrs ~t

de

la savane bo,isée du bassin

ver-sant de Koulikoro.

/

o 0 113 114 115 131 132 133 134 135 136 137 138 140

Il

.

" " '"' ~ . /

(,

... :--...

.

..

xiii ,

LISTE' DES FIGURES

/

;, /

Numéro page

1.1. Carte 9énérale de l'Afrique de l'Ouest indi-'

J

.

. , '

quan,t le parcours du fleuve NIger 'aIns~ que

,

son bassin versant (ti'ré .de NEDECO, 1959). I l

1.2. Carte topographique de Haut Niger (tiré de

KARTA MIRA, 1968 et 1969)., 12

" 1.3. Altitude du Niger et de ses affluents selon

_..

la di~tance en amont iie Oiré (tiré de ORS TOM

1970) . 13

1.4. Surface drainée par le Niger -et ses affluents

selon la distance en

a~ont

de Diré

(tir~rde

, ,

NEDECO 1959). loS. à 1.7 .

, Bassin versant avec ses irohyètes

interannuel-'les et les régions de végétation ,(tiré de ORSTOM

1970) pour: Ji KouJkoro, 1.!5 • # _, 1. 6. OOuna, 1. 7. Oiré. ( 1 0 ~

).

1· ~ 14 c, 15 16 17

1

1

1

(

, ~ , ,

,

xiv

1.8. Latitude de la ZCIT (l~gne contrnue) et de

l'épaisseur 1500-2000 m de l'air maritime 1

(ligne discontinue) en fonction des mois d'une année (inspiré de Griffits 1972,

c'

NEDECO 1959, M'Bow et al. 1968 et Kendrew 1963) .

2. 1. Représenta tion shé'rna tique mes termes avec

leurs conventions de signes pour

A. l'équation d'énergie,

1

B~ l'équation d'eau

3.1. à 3.4.

Valeur mensuelle en surface de

A. la nébulosité,

B'. la température,

C. ra précipitation (ligne) et le nombre de 1

jours de pluie (chiffres),

D. le déficit du point de rosée,

oU la ligne continue représen~, les ~onnées

de 1958 et la discontimue des valeurs inter-annuelles tirées de wernstedl (1972) et Thom-son (1965) pour les stations de:

f.'"1 3.1. Kankan,

-3.,2. Bamako '. 3.3 • Mopti" / 1 3.4. Niame1. 18 31 41 42 43 44 / /

1

1

3.5.

xv

Déf1cit du point de rosée à 06 TU, 6 heurest

/

heure locale pour Niamey_en 1958 à différents:

niveaux en altitud'e.

3.6. Température à 06 TU, 6 heures, heure locale

....

pour Niamey en 1958 à différents niveaux en

altitude.

3.7. Radiosondage de Niamey à 06 TU, 6 heures,

heure locale en 1958, pour:

A. février,

B. août.

5.1. Pour les cinq ca~égories de régions des trois

bassins versants où les Ilignes continues re-lient les points d'un même bassin versant et

-les lignes discorlti~;-les points d'une même

catégorie de régions, on à en fonc~ion du

to-tal annuel de la précipitation:

A. B.

11 écoulemen't r,éel annuel,

le rapport annuel RO/PR.

Il'

1 1 ) ' l' 45 46 47 116 117

. / /

(

/ '

,

, l'

.

_\

~ •

.

INTRODUCTION

qepuis toujours, l'eau est un des éléments ,les

PfuS importants de l'e~vironnement. Les gens vivant dans' L

...

les régions pauvres en eau, comprennent tr~s,.bien le sens de cette

affirmati~n.

Le'Niger coJle en grande partie

da~s

le Sahel, une ,régio~~d' ~.:frique on l'eau est peu abondan-te. Au cours des années 1971,' 72 et 73, cetabondan-te.région a connu une situation dramatique provoquée par une dure

sé-cheresse. Face

a

des situa~ons semblables, l'aménagement

de l'eau devient

indisFutableme~t,une ~rlorité.

Le but

~/'

.1 1

/ / 1

- de cette étudé est d'apporter quelques éléments nouveaux

à la compréhension du comportement de l'eau du ·Haut Niger, le plus important fleuve de l'Afrique de l'OUest.

c;. Quelques études ont l"'té entreprises sur le sa~~..,l

-... aprÈ!s la grave sécheresse du d but des années 70, afin de

savoir si elle était le signe d'une

diminuti~n'progressi-.

,

ve de ~a pr~cip~tation au cours des annéès ou seulement

1

.un simple élément statistique. D'aprês Landsberg (1975),

.

'

il semblerait que ce ne soit qu'un élément statistique nor--mal mais de' faible ,récurrence. Le problême pour le Sahel ·revient donc à cherqher comment on peut aménager l'eau pour

diminuer l'impact de -sa rareté.

.

,

(

(

l,

2

.

Parmi les études effectuées sur le, Haut Niger,

1

la IIMonographie hydrologlqu'e du bas-sinâu Haut Nigerll _de l'Office ~e la Rechèrche Scientifique et Technique

Outre-o

.

.

\

Mer (ORSTOM) publiée en 1970 est la plus'élaborée. Cette

.

. .

-étude, comme plusieurs autres, ne .. traite jamais

~~~.~,

météorologiques et hydrologiques

simultan~

On

ten-tera donc ici de relier ces deux types de données à l'aide d'un modêle numérique mis sur ordinateur.

Cette êtude ie, concentrera sur l'équation annuelle et ses fluctuations saisonni~res entre les

,

d'eau saisons

s~che!et des pluies. A cause du peu de données disponi-" bIes, on vérifiera d'abord la précision requ~se pour ce~

\

, ,

données afin de s'assurer des résultats sensés et fiables. En second lieu, on, expliquera la méthode suivie pour simu-1er différents bassins versants et on discutera les résul-tats obtenus. Ces deux parties vont donner un bon aperçu . du

cornp'~rtement

du Haut Nïger.

Pou~

terminer,

qj~lqUeS

modifications de la surface seront simulées afin de con-naî~re l'extension maximal~ de ces modifications qui

four-il

.1 ' . f

niront quand~même

_.

_.

l'eau dlsponlble aux régions en aval.

...

III

j

/

---...---,7 ....

·~~~· T~~~-/

1

1 Î 1 _ ( 3

Chapitre 1. DESCRIPTION GENERALE DU 'HA~T NIGER

"

~~

1.1. CARACTERI~TIQUES' GENERALES

L'Afrique de l'Ouest est une vaste plaine variant entre 180 et 365 m au deasus du ,niveau moyen de la mer. Les régions montagneuses sont rares et modestes, ce qui contraste avec les 'escarpements de certains plateaux. Le N~ger est le fl~uve le plus impo~~ant,de- l'Afrique

j .

de l'Ouest. D'après NEDECO (L959), ses 4104 kilomètres drainent une surface de 1,114,000 Km2 plus une région dé-sertique de 776,000 Km2 n'ayant aucun écoulement net

.

(fig. 1.1.). Le Niger est parmi les dix plus grands fleu-ves du monde.

Ce~e-étude se concentre sur le Haut Niger depuis sêssources jusqu'à Diré, situé à quelques 90 K,m avant

que le Nig~r rejoingne la célèbre et mystérieuse ville de Tombouctou (fig. 1.2.). Cette région s'étend entre. les

la~

"

-1

titudes ~8.50N et l7.5~N et entre les longitudes 12.000 et 03.

OOO.~

..

.D-'-apr~;-~~STOM

(1961),

~es

1571

kilom~tres

L...,

correspondants drainent une surface de 330,000 Km 2 • Les trois quarts du Haut Niger sont s~tués au Mali, le reste se trouvant au sud, en Guinée. Les source~/de-"-q~elques' afflu'ents du Niger prennent naïssance il la bordUJ?e de la

.---....

(

li

("

I~~" ~- ---~ 1 ~ 4

Côte d'Ivoire et de la Haute Volta. Pour raciliter la

"

-description du Haut Niger, on l'a divisé en trois parties .

.

'

/

1.2. PESCRtpTION DU FLEUVE

1. 2.1. LE NIGER EN AMON.T DE KOULIKORO (fig. 1.5.')

La partie sud-ouest du Haut Niger s'étend le" long du plateau du Fouta Djalon et des mont~gnes du Libé-ria. Le Niger et ses pr.emiers affluents" ... prennent

nais-"A

sance

t

_{de hautes altitudes (762 m pour le Niger) d'où} ils descendent rapidement vers la pl,aine avec une pente de l'ordre de 800 cm/Km (fig. 1.3.) t~ut en ne drainant

.

\

cependant que de petites surfaces (fig\. 1.4.). En"

péné-.

trant dans la plaine, l~ pente se réduit à 30 cm/Km et la région drainée s'élargit. En période de crue, les deux côtés des rivières son~·innondés.

l

1.2'.2. LE BANI EN AMONT DE DOUNA ,(fig." 1.6.)

1

\ 1

Dans la partie sud-;lt du Haut Niger, deux

«<

Il.

cours d'eau importants,' le Baoulé et le Bagoé, prennent naissance en Côte d'Ivoire. Apr~s un parcours rapide, dû à une pente approximative de 500 cm/Km, ceux-ci se réPandent,', en PériOde" de crue,

de~

deux côtés de leur l i t

."'y--)

?

_.

1\

₁

'--..../

...

("

"

- .ri

-5

à cause d'une faible pente d'environ 20 cm/Km. Le BaQu~ lé, à 850 Km de sa source et le Bagoé, à 700 Km de la

\'

sienne se r~ncontrent pour forrne~ par la êuite le Bani, le plus important effluent du Niger. . \

1.2.3. DE'KOULIKORO-DOUNA A DIRE (fig. 1.7.)

Dû à leur faible pente, le Niger depuis Kouli- • koro et le Bani depuis Douna se répandent progressive-ment dans des eftluents morts et sur de vastes plaines. Environ 100 Km avant d' arri~er à Mopti, 'où le ~ani

re-,

joint le Niger, ,et jusqu'au bout,du Haut Niger, à Diré, cela devient un réseau tr~s complexe d'effluents et de plaines jnnondées. L'étendue de ces plaines inno~~ées

, - \

selon les décharge~ du Bani et 'Bu

Ni-"

est vaste et

va~ie

ger. A l'ouest de ces régions, on retrouve une étendue quasi dénudée faite,semble-t-il,de dunes sableuses d~a-p~ès les cartes de Gallais (1967): Après rvoir traver-, sé le lac Débo, à environ 100 Km en aval de Mopti, les, nombreux effluents du Niger remplissent quelques lacs peu profonds. Ces lacs sont situés

A

un n~veau inférie~r 'à

Icelui du Niger d'où aucun retour d'eau p'est possible. A Diré ce réseau complexe converge presque complètement.

La très faible pente de la région

inn~ndée

dé-' crite ci-dessus, permets une évaporation considérable de

"

(

(.

l'ordre de 15 cm par mois à 'année longue.. L'Ejau regui-"

se pour qette évap~ration p ovient essentiellememt des

.') /" l

f' \.

bassins versantsjde Kouliko 0 et Douna.· L'entrée d'eau

dans la région

~nnondée ~

ces deux stations

hydrologi-;

gues est

considérable~ent

:'aÎnortie par le débordement du"

f

\

Niger et du Bani.

1

..

\

\

'

7 1.3. CLIM1\.."J;. 't __ _

Le climat général de la région ~t1L~-est~~

deux

~asses

d'air différentes,

---

--.gft ,par le comportement de

l'üne fai te de l'air chaud et sec du

Sahar~a~~q~u~"~a~~cb~~~---..

_~

l'autre de l'air fr.ais et hu-l'Harmattan du nord-est et

midè de l'Atlantique qu'apporte la Mousson du sud-ouest.

À la saison des pluies, l'air maritime soulève progr~s- \

sivement l'air continen al tout en le refouTant vers le nord. La zone où se re contrent à la surface ces deux mas~

t

!

,

\

ses d'air s'appellè la one

de,Convergence_Inter-Trop~ca~~-. -~-"- . j

ZCIT. La ZCIT est alig ée plus ou moins le long. des cercles

.1

de latitude et se dép la e selon l'axe sud-nôrd. ILa position

"-de la ZCIT et l'épaisse r "-de la 'masse d'air maritime

s~us

ia

4 masse

d~air

contihen1al

expliq~ent l'alter~ance d~

deux:

saisons distinctes, la s~che et celle d~s pluies. .'

\\

(

/

r,

7

..

/'~~

.

En janvier ,_la ZCIT est. au sud dh-îÎaut Niger. Cela corresponds ~ la saison -sêche sur toute .la région.

-Dans les mois suivants, la ZCIT pén~tre de plu.s en ~ t

/ /

\~

\

~ l'intérieur des terres. En juin, tout le H~~t Niger ~st~~ recouve Lair maritime, ce qui apporte' la saison

\

des pluies qui culmine en août. Par apr~s, la ZCIT

commen-

---1

ce ~ se retirer vers le sud plus rapidement d'ailleurs

~ qu'elle ne

s'

étai -t---dépl~cée vers le nord. Al' aide des , - différentes ,informatJons données dans Griffiths, (1972) ,

or

----<---

_{NEDEe(}-(-l:95-9~-,""M 'Bow et al.}

.

_{(1968) et Kendrew (1963), on}

~~sé-àp~mativement , par une lign~ continue sur

--

-

- - - -

---;:---( - la ,figure 1.8., la latitude de la 'ZCIT selon les diffé~

,

---

~

(i

" ,

ren ts mOJ.:rs-~G-llL__.uaLl~O~n~g~i~t~u~d~e~m~O~y~e~n~n~e~, c~o~r~r~e~s~p~o~n~d~a~n~t~a~u <

~

Haut Niger. Cette figure permet - de déterminer si une région est sous l'influence du régime de la Mousson ou de l" Harma ttan.

\

---:~-Lap~écipitation- sur ~e Haut, Niger èst

ca_ra-c-• •

térisée par un m~ximqm un'ique en août, au coeur de la

,sai-

---SOI]. des pluies

l

--saison persisté dellO ~ 3 mois du

•

sud au nord. le nombre de jourli, de précipi ta~ion ;1

décroit 20 et le to~al annuel' de précipitation _,

de cm. Ces de~~~res valeurs deviennent de plus

<~ ~

variables lO.x.:~;~;~~~ ~nte vers ~e i-0rd, c (est-!'-dire en se

rapprofhant~ è1pr.~~sJrt

_ Les

isohy~tes-

interannuel-, _ _ ~ dol

--

.

_~l-es surrf plus ou moin~ parallèles aux cercles de latitude,

f /'11 •

sauf dans la partie sud-ouest oil elles sont alignées en gros

~, zt;'" .

\..

~

1

1 ,

J

( 1

,

!

1

f

!

/

/-( _, 8 ~ ---l - \, ~ ,

.'

"

.. ~.. \

le long 'des montagnes, selon la direction ouest-sud-ouest. _{, • co} On

'remarqu~'

cependant une pointe

d'i~t~nse précipi~ation

..

qui avance aussi loin que J<ankan '( fig. 1.5.); elle est

~ .. 1 [ #

probab~ement due à la dépression géographique entre le

1.

plateau du fouta/Djalon et les montagnes du Libéria_ (fig.

. / " (;)

J

1.2:), c ~~i/canatise plus fa~ilement l'air ~ariti~€ vers l'in ri53-ur., En conséquence" la partie sud-ou~st du Haut

, " , \ ~

~ger/~eçoit,_~~titucje'éga:le, plus;de-P1~ie

que

ce~~

/'

;7

~~

,

; \.-.

- -: du sùd-est. /' ,,' re..-g-l.'

o'-/.n:'e"';srt~de"'':

"'\f\\'

Le type de ,plufe que !eçoit une ~ par la ZC1T. A la zone drinteraction de

l'Har-,

\

mat tan et de la Mousson, on observe- d~ épais nuages\b.as,: \\ 1.

des tempêtes ët occasiopnellement de violen...t:s orages: \

l ,

1 \ l

'\-l~--"--'--u-ra:pr~s ORSTOM (197~), la précipitation eS,t al~rs i n t e n - , \

se et de cdurte

duré~

, de l'ordre dl une demi -heure,

1 '

-Quand l!air maritime attèi~t- une-épaisseur de lSpO-2000 m,

-la précipitàtïon change de régime. La plqie devie~t alors

1 0

moins intense mais plus persistan'te" de 1 "~rqre de 7 heures en moyenne, 'toujours d'aprês' ORS TÔM' (1970); c'est la'pluie

,

des Moussons. La partie'nord du Haut Niger n'est

cep~n-~ \

- a

dant jamais é!-ttein!=~ par ce type de' pluie. Le

déplace-~,

li ment approximatif de l'épaisseur 1500-2000 m de l'à. ZCIT

~ ,

)

est tracé par une ligne d~scontinue sur la figure 1.8 ..

,

.

Les variations de la t~mpératu ur

, "

•

>

, 1

"

r ,---~ 9 c ...

d'une journée et d'une année augmentent du sud vers

<'t'<ë

,nord. Les isothermes sont plus ou moins parallèles aux cercles de latitude. Le mois le plus chaud est juste avant la s~ison des plules; la température moyenne men-suelle est d'environ 30°C dans le sud en mars et 320e (dans le nord en avrll. En août, la température chute à,

environ 20°C sur tout le Haut Niger. En octobre, u~ ma-'ximum secondalred' environ 280e est atteint. Par après,

la température décroit Jusqu'en janvier avec un mlnimum d'enVlron 260e au sud et 2loe au nord. Les variations à

l'intérieur ct' une Journée sont' p+us importantes durant

la saison sèche et pour les rég}ons septentrionales; au

,..

nor~ les fluctuations journalières de la température s'é-tendent "de 130C en saison

sèch~à

IOoe en salson des pluies, alors

qu~au

sud elles s'étendent de 90 e en

sa~son ~èche

à 60e en saison des pluies. Dans la partie méridionale

du Haut Ni~er, à latitude égale, le côté occidental est un peu plus sec que l'oriental.

Enfin le vent est plus intense au nord qu'au sud ,et en-sai~on sèche quien saison des pluies, par un faéteur d'environ .deux.

.( ( -T~~---! J' 1.4. LA VEGETATION

Le

t~tâi

annuel Ide' la précipitation et sa re-distribution entre les différents mois sonf les prin-éipaux facteurs détermin~nt le type de végétation. D'aprês ORSTOM (1970), l'extrémité méridionale du Haut

\\.,

Niger est couverte d'ilôts forestiers et de galleries

fo-restiêr~s. La végétation est-~ense et haute. Entre les latitudes 9.5 et Il.50 N, la savane boisée est dominan~ te. Les arbres forment un épais réseau et·culminent

sou

-vent au-dessus de 10 m. Le sol est couvert d'un tapis d'herbes touffues. Au nord de la latitude Il.50 N, la savane devient plus clairsemée ',f. Le troncs d'arbres sont plus courts, ramifiés et protégés par d'épaisses écor-ces. Le feuillage n'est plus assez dense pour préserver du soleil, la surface. L'herbe est abondante et atteint facilèmen t 2 In de hauteur. Durant la s"aison sê,che,- elle

\

disparait progressivement. En allant de plus en plus vers le. nord, la végétation s'éclaircit, les arbres se rabou- Ll grissent et l'h~rbe se rarêfie. Au dessus' de la latitude 13.5° N, on

ret~ouve

presqu'uniqcrernent une végétation aqua-tique sur la région innondée.

,

1 '""'1 '. - ' - , / ' ) W

,'-'" 16°0

+

40No ~ Figure 1.1. " .J 1 1

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Carte générale de l'Afrique de l'Ouest indiquant le parcours du fleuve Niger ainsi que son bassin versant (tiré de NEDECO, 1959).

/

f-' f-'

.' 12

c==J

SOO<hS1000 ~ h>lOOO m

..

Littoral

(

" Carte topographique de KARTA MIRA, 1968 Stations météorologiques Ka, Kankan Ba, Bamako Mo, Mopti Lac Km PL...._-::-I::-I _ _ l.l....°_°--::ll 80 240

du Haut Niger (tiré et 1969) Stations hydX;ologiques Ko, Koulikoro Do, Douna Di, Diré

/

, l

~

-

..-.,

1 ~

..

*"

1000 Hauteur en m 0

-

-900 &- _-". 800

-7ooj

1

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/ .,' 1 600 K 0 u

sooJ

l

\

1 i 1-' D w k M 0 0 0 D u r p i n 0 _t a i r é Bani Niger 200 1 1600 1400 1200 1000 800 ______ 600 40Q 200 0

Distance en amont de Diré, en Km Il

F[gure 1.3. Altitude du Niqer et de ses affluents selon la distance en amont de Oiré (tiré d'ORSTOM, 1970) .

1 1

•

"... Surface drainée en 10 3 Km3 3001 -': 200J 100

o •

1""'""'"':

=====

e===:::;:

1600 1400 1200 iOOO K 0 u

r

i k a r 800 600 400 200

Distance en amont de Diré, €n Km

r

é

o

f-'

"'"

Figure 1. 4. _{Surface drainée parl1e Niger et}

se~

_{affluents selon la}

dlsta~ce

_{en amont}

de Diré (tiré de NEDECO, 1959). _

•

'.

~-"----l

1 ~ ~

\

.,

~.

!

(

'.

15 o Bamako bOl.sée

190---~~~~==~

200 ---210 220 230 Ilôts forestiers

Figure 1.5. Bassin versant de Koulikoro avec les

iso-hy~tes interannuelles en cm et les régions de v~gétation (tiré de ORSTOM, 1970).

l ,

,/'

/

(

16

-120 -~----. ~130 160 Savane boisée 170 _r'

..

Figure 1.6. Bassin versant de Kou1ikoro avec les

iso-hi~tes interannuelles en_cm et les régions de végétation' (tiré de ORSTOM, 1970).

•

(

-.

Sable-Ré!gion-Sable innondée ....

•

17 30 .... _,

_,

, Diàka

-,,'

..

,

\

,

,

,

,

,

claire

Figure 1.7. Bassin versant de piré avec les isohyètes

interannuelles et les régions de végétation

(tiré de ORSTON,1970).

'1

j ... ,

.

) "

/

J

21

Latitude. nord 18

.,

16

l

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7 \ 14 12

J

/

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\

/ _\

\

8 /

.

, / \ ./ \ / \ 6

7

f!'.:;l$: _\ \ J F M A M J J A S 0 N D J F M Mois de l'année

Figure 1.8. Latitude de la ZCIT (ligne continue) et de l'épaisseur 1500-2000 m

de l'air maritime (ligne discontinue) en fonction des mois d'une année (inspiré de Griffits 1972, NEDECO 1959, M'Bow et al. 1968 et Kendrew 1963).

•

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19 Il

Chapitre 2. LES EQUATIONS PHYSIQUES ET LE,MODELE SUR ORDINATEUR

2.1. LES EQUATIONS DE BA~E .

Deux équations fondamentales sont à la base de 1

cette étude, 1 celle de la conservation de l'énergie et

cel-le de la conservation de la matière, ici l'eau. Cette sec-I tian présente ces deux équations tel qu ',expliqué par Sel-lers (1965).

Si on prends un cylindre s'étendant de l'inter-face sol-air jusqu'à une profondeur où les échanges ver-ticaux d'energie sont négligeables, l'équation d'énergi~ s'écrit alors comme'étant

SGA + DFL - FG "+ HFG

=

UFL +

Qi

+ QS (2.1.)

Les termes de ~e, lorsqu'ils sont positifs, sont un gain d'énergit pour le cylindre. Leur signification est:

SGA,

14

radiation solaire de courte longueu! d'on-de atteignant l'inter~ace après l'absorption et la réflexion de l'air, de la vapeur d'eau, des nuages et de'la pous$ièfe et après la ré-flexion de la

surfa~ce'terme

est toujours , poSi tif;

\ ~,

d±;f-( I--....T-~----( d

..

20

.

\

férents constituants de l'atmos~hère, qui

at-.

teint l'inte!face après tarissement; ce terme est toujours positif;

\

FG , le changement du contenu en énergie du cylindre,

..

positif lorsque le cylindre gagne de l'énergie et négattf lorqu'il en perd;

HFG, le flux de chaleur horizontal dans le cylindre, même "convention de signe que pour FG.

Les termes de droite, lorqu'ils sont positifs constituent

une perte d'énergie pour le cylindre. Leur signification

, UFL, l'émission de grandes longueurs d'ondes

prove-QE

,

QS

,

nant de l'interface; ce terme est toujours positif;

la chaleur latente; ce terme est positif lor-

.

) _,

qu'il y a évaporation et négatif, lorsqu'il y a

dépot de rosée;

la chaleur sensible; ce terme e?t positif

lQrs-que l'interface récha~ffe l'atmos}:>hère_et

né-gatif dans le ~as contraire.

La figure 2.1.A. Jeprésente'schématiquem~nt ces termes

avec le~rs conventions de signe. Le transfer

horizon-ta~ de chaleur dans le sol étant négligeable, le terme

HFG peut donc être omis. L'équation (2.1.)

de~ient

alors

SGA + DFL - FG

=

UFL + QE + QS (2.2.)

Si on consid~re maintenant un cylindre sembla-

_..

/ '

"

,r

F

( , )

(

\

=---~.---

.

1 21 J

ble, s'étendant de l'interface sol-air ~ une.prbfondeur

1

telle que

l~s '~~~es ~erticaux

d' humidi

t~r

son t

pratique--~~ "~~/ \ . .

"'-ment absents,

t~',équation,

d'eau s' écri t:

'-.0 _

-PR + DEP

=

EV ... RO + 6SGW ... ROI' (2.3.) où les différents termes sont

PR , la précipitation, toujours positif;

DEP , le dépot de rosé~, toujours positif;

,

EV , l'évaporation" toujou+s pdsitifi

RO , l'écGulemen,t de surface entrant lorsque positif ;

et sortant lorsque négatif;

ASGW,la variation du contenu en ea~ d~ la colonne,sur

l'intervalle de temps considéré, positif lorsqu'il \ \ ": y a gain et négatif lorsqu'il y a perte;

l'écoulement sous terrain entrant lo~sque posi-t i f eposi-t sorposi-tanposi-t lorsque négaposi-tif.

La tigure 2.l.B. donne une représentation schématique de

PR ... DEP

=

EV + RO + ~GW (2.4.)

---Sur une base annuelle 1 on peut supposer qu~ la vaiTation de

• IJ, \

" . l'

l'e~agasinen~nt d'eau dans le sol est négligeable; l'é-quation devient ainsj:

.

i . f7?W"N=?? -

'?"T"*7417--'

(

\,

1 (~ \

-

--) 22 PR + DEF = EV + RO 2.02. RESOLUTION SP~TIALE

Le modèle utilisé pour cette étude est une

ver-,

sion modifiée de 1;!BBA, ,le programme de bil'à.n d'énergie

_,

< décri t par Vowinckel et Orvig (1:972). Les procédés ser-'

vant ~ simuler les échanges d'eau et d'énergie ont été vérifiés attentivement pour s'assurer une bonne repré-sentation d~ la surface tropicale.

Bien que

~es

échanges

d'~.au

et d'énergie soient des processus continus, un modèle sur ordinateur

néces\-.

site des pas dans l'espace et dans le temps. Le pas dans le temps sera expliqué ~ la prochaine section. Le pas dans l'e~ace implique une division de l'atmosphère et du

, \ • ~ 0

. . . • \ - p - ,

sol, ,~~~ssant ~ous les deux avec ,la surface, en

diffé-'< ,

rèntes cQuches d'épaisseur limitée. Le nombre de couches

\

pour 'l'~~osph~r~, la température du sol, l'eau du sol et

.1' ,

la végétatio~

_,

sont ceux utilisés dans Vowinckel et Orvig

(1972).~ pour'une meilleure estimation de la radiation de grandes longueurs d'ondes de, l' atmOSl?'lÀ.re, pius de la moi tip des niveaux atmosphériques ont été choisis à proximité de -la surface, tel qU'expliqué par Renaud (1976).'

Les éouches de végétation méritent une attention

.

\

.' , \ c " \ \

\

\

r-..---... ~--.. ... , - - - --~

-(

23

partidulière puisqu'elles seront utilis§es de façon

spé-,

J

ciale dans les modifications de la surface d6 chapitre 6 ..

D'apr~s Thomas (1975), trois couches donn~nt une pré-cision suffisante avec le ruodèle utilis§ pour cette §tu-de. Ce dernier ajuste d~fic de lui-même le nombre de couches entre 0 et 3 selon la quanti té de végétation

'110. morte et vivante.

D'un,autre côté la quantité de végétation est donnée par deux indices, BLA pour la végétation vivante

.... ,# . . .

et BLD, pour la morte. La valeur de ces indices, compris entre 0 et 12, représente le rapport de la surface de la végétation morte ou vivante à celle du sol. L'indice BLA est un des éléments permettant l'évaluation de l'é-vapotranspira tion potentielle. Les deux indices BIf> et BLD agissent sur la détermination de l'albédo et la ré-duction de l'évapotranp1ration potentielle par l'effet de dôme (" canopy effect").

2.3. RESOLUTION TEMPORELLE

Dans cette étude, on cherch€ ~ comprendre le comportement de l'eau sur-une base saisonnière. Un tel but requiert des résultats mensuels significa~ifs. Des formules em~iriques comme celles de Thornthwaite èt K~ppen

-J

24

permettent d' obtenl.r de tels résultats. Elles ne

tie'n-J

nent cependan t pas compte des di fféren ts processus phy::' siques intervenant à l'itrtérieur de la région

'considé-rée. Ces processus sont déterminés par -1' état de la

sur-face dont la végétation est l'un des principaux facteurs.

Si on désire simuler difféientes modifications sur une _{- \}

même surface, ces formules ne sont d'aucun secours. On

utilisera donc pour cette étude un modèle mis sl1:r ordi-nateur tenant compte des princlpaux processus survenant dans la nature.

L'utilisation d'un tel modèle requiert url cer-i

tain pas dans le temps. L'observation des différents

pro-cessus d'eau et d'énergie intervenant à l'intérieur de la

région considérée 1nd~que que le chol..x d'un pas dans le r

temps d' une demi-journée est judicieux. En e'ffet,

puis-que la précipi tatlon est généralement d'une durée

infé-,

rieure à la journée et que la radiation solaire est

acti-ve sur une demi-j our née , un tel pas danf:? le temps basé sur le jour et la nuit èst nécessaire pour tenir compte

de l'utilisat1.on de l'eau. Ainsi on pourt'a obten.ir une

résolution suffisante pour comprendre le comportement des

i;> diffÉÎrents processus physiques et leurs intéractions lors

de mèdifications de la surfac~.

/

J

..

\,

'(

, _,-'

'. -f'

i.

\

..

(

_ _ ~ __ c

25

2.4. LES EQUATIONS Ij'EAU ET D'ENERGIE DU MODELE

L'équation d'énergie (2.2.) est utilisée telle 2

quelle dans le modèle en unités de cal/cm. Pour l'eau

on se sert de l'équation (2.4.) dont les

t~rmes

sont

expri-mées en g ou cm 3 d'eau par cm 2 de surface, ou plus

bri-èvement en cm d'eau. Sur une base mi-journalière, on

doit adapter cette équation au'modèle pour mieux répartir la précipitation entre l'évaporation et l' écoulemen t et

obtenir ainsi des résultats mensuels sensés. Bien q,u 'en

dernier lieu l'eau soit évaporée ou écoulée, elle peut

o

entre temps être emmagasinée temporairement. Cet

entre-posage de l'eau peut être de l'ordre de l ' heure, du jour, du mOLS ou même d'une saison. D'après Ward (1975),

l'eau accumulée dans le sol, interceptée par la

végéta-tion et amassée sur le sol en sont les principales formes.

Deux nouv,eaux termes, conçus davantage comme des termes

intérieurs de calcul ,plutôt que des quantités phy~iques

réelles~doivent donc être ajoutés â l'équation d'eau qui

se l i t maintenant comme ~tant:

FR + DEP = EV + RO + llSI + llWG + llSG\'l

l _, (2.6.)

Les deux nouveaux termes sont:

:

4SI, la variation sur l'intervalle de temps

considé-ré, de l'eau de la précipitation interceptée par

~ ,

la Végl.tatio~ vivû~te et morte, positif lorsqu'il

y a gain d'eau et négatif dans le cas contraire:

, l

•

c

(

\

26

6WG, la variation sur l'intervalle de temps

considé-r~ , dell'eau amassée sur le sol; Même

conven-tion de signes que pour t..SI.

Les qua-tre termes PR, DEP, EV et RO sont

uti-.

lisés dans le modèle avec leur signification habituelle, par

contre, les variations des nouveaux termes SI et WG, ainsi

que SGW p-rennent un sens par~iculier. Ces trois termes

,

représentent tous une accumulation d'eau sur des

interval-les ~e temps plus ou moins l.ong, de l'ordre dJune

demi-journée pour SI, de la semaine pour WG et -du mois pour

SGW. L'eau représentée par les termes SI et SGW sert

seu-lement pour une évaporation ultérieure. L'interception

de l'eau par la végétation, SI, peut atteindre au

maxi-t

mum queHlue~:t' millimètres, alors que l '/accumulation d'eau

dans le sol, SGW, peut s'~lever ! des dizaines de

centi-m~tres ! la fin de la saison deF pluies. Ce dernier terme

permet de prolonger la transpiration de la végétation'

a-pr~s la saison des pluies. Enfin WG est un terme

ambiva-lent représentant l'eau emmagasinée sur le sol. Cette eau

pourra ultérieurement s'évaporer ou s'écouler. La

sous-sec-tion 5.3.4. explique davantage cette double possibilité.

Pour simplifier ~a présentation des termes

d'eau dans les tableaux, le dépot de rosée sera combiné

â l ' évapora tion 501-15 la forme EV-DEP; on appellera ~

nou

-veau terme EVN" l'évaporation nette. De même,

6SIsera-pré-1

• •

---

...

~----..---.-~-~-- --~

~~--/

27

senté avec ~SGW sous la forme ~SI-~SGt'l. Comme les deux

ter-mes DEP et f.,SI son t

tr~s

petits par

tres termes d'eau, cela ne prêtera

1

terprétations.

2.5. ORGANIS,ATION DU MODELE

/

rapport à tous ~es au-pas à de fausses

in-•

Les différents processus du modèlê sont ordon-nés de la même façon que dans Vowinckel et Orv1g (1972).

1

Pour cette étude cepénpant, i l est nécessai~e d'expliquer quelques aspects critique~ du modèle dans le but de mieux" comprendre les résultats. L'énergie solaire nette attei-gnant la surface SGA, et l'émi~sion de grandes longueurs d'ondes de l'atmosphère DFL, sont les deux premiers ter-mes d'énergie calculé!. Tel qu'expliqué par Lee (1972),~ cette informatiort est fonction de la température, 'du p~int

de rosée et de la pression en altitude et à la surfale ainsi que des données sur les nuages. Connaissant ces deux termes, le modèle

é~ue l'évapotranspi~atfon

poteni

~elle

VER et les autres termes d'énergie à l'exception de l'évaporatiôn,~soit FG" UFL et QS, en égala~t dans un premier temps, la température des couches de la végétation à èelles de l'air. Les différents processus d'évapora-tion et de - transpirad'évapora-tion sont ensuite estimés en s'~~­

surant que la quantité d'eau totale évaporée ést au plus

-:.ç:

,-

~ -~--- -- - - ---~

,

c

28

égale à l'évapotranspiration potentielle exprimée en, \ cm d'eau, VEW. Pour plus de commodité, on' parlera par

~

la suitè de cette quantité comme étant, plus brièvement le potentie~. L'eau évaporée, EV, est ensuite ponvertie

.:)

en unité

_.

d'énergie,~.

.

Connaissant maintenant les six termes d'énergie, l~ modèle vérifie si l'équation est équi-librée. Si teÏ n'est pas le cas, les di-f~_érentes tempé-ratures des couches d~ la végétation sont modifiées de façon à dlminu1er le résidu. Le tout est recommencé

jus-qu'à ce que le

ré~sidu

devienne négligeable. Une foj,s l ' é-quation d'énergie équilibrée, l'eau non-évaporée est em-magasinée ou écoulée.

2.6. VALEURS INITIALES DE CERTA~NS TERMES ET SEQUENCE

MENSUELLE DES ùCALCULS

Tel qu'on l'a vu à la section 2.4., l'équation

d'~bu

utilisée par le modèle peut s'écrire comme étant:

"

PR

7

EVN + RO + t:,.WG -+ (tsGW+6SIL (2.7.)

oil ~VN,'= EV-DEP.

"

Comme les 'trois d~rniers termes mesurent des changements de la

p

quantité d'eau d'un pas dans le temps au suivant, on d~it­ leur fixer arbitrairement une valeur

~u

début du Jrogram-me. _{On doit aussi assigner ~s valeurs initiales aux}

{

29" .'

dices de la végétation BLA et BLD ainsi qu'à la tempéra-ture des différentes couches du sol, GT. Une fois ces

~

valeurs initiales fixé~s, le modèle réajuste ces termes dé lui-même après un intervalle de temps plus ou moins long, allant ~lune journée à quelques mois selon le terme.

Il faut donc choisir'les valeurs initiales de ces termes auto-ajustants, aussi pr~s que possible de

la réalité. La région étudiée permet cependant de sim- / plifier le problème. En effet, sur le Haut Niger à la

fin de

~a

saison sêche, tous ces termes ont des valeurs nulles à l'exception de BLD et GT. Avec la pratique

ac-quise lors d'expériences précédentes, on peut cependant fixer ces deux derniers termes assez facilement. Néan-moins, pour minimiser l'erreur possible commise sur le choix des valeurs initiales de tous ces termes

auto-ajus-}

tants, on a décidé de faire commencer ie programme e~ mars, au coeur de la.sa1son

s~che,

et

de-~9jsser

exécuter sur

l~

..

---quinze mois. PGU~ étudier une année, on regarde les ré-sul tats de mai. à av1i.l. - Les deux premiers mois exécutés,

ceux de mars et avrill, ainsi que le dernier mois, celui de mai, ne sont pas utilisés pour analy~er les résultats, les deux. premiers ne servant ₁

qu'~

_{_} permettre au modêle _" d'ajuster ces différents termes auto-ajustants et le

/

,

1.

(

30

·

,o'

nier à cQmparer les deux mois de mai, afin de s'assurer qu'il 'n'y a pas de changements appréciables. Sur cet in-tervalle de quinze mois, ce sont toujours les données de

1958 qui sont utilisées. Il Y

-a

donc une discontinui té

entre le 31 décembre aucune influence sur

et le ~ lanvier; 1e"s réJ!fll.ats.

cela n'a cependant

f

Le climat du Haut Niger étant c~airement divi-sé en deux saisons, la s~che et celle des pluies, i l n'y ~ a pas d'intérêt ~ présenter dans cette étude, tous les

résul tats mensuels. En se déplacant du sud vers le nord, la prédominance de la saisqn des plui~s est remplacée par celle de la saison sêche. Deux mois peuvent caractériser

,

le comportement de ces deux saisons aussi bien dans la partie sud que dans la partie nord du Haut Niger; ce sont les mois de février pour la saison s~che et d'août pour la saison des pluies. En conséquence, dans tous les ta-bleaux de cet~e recherche, on ne présentera que les to-taux mensuels de février et août et le total annuel pour les différents termes d'énergie et'd'eau.

( A. HFG B. 1·

t

FG l' 31 4:--4

.l

/ / / / / / / / 1 .1 / ,6GW ' ~ • t

:E )

ROI I -I

,

Figure 2.1. Représentation schématique des termes avec

leurs conventions Ide signes pour A. l'équation d'éqergie,

B. l'équation d'eau.

•

---~-

...

,...----

- -~

-..

1

32

Chapitre 3. DONNEES UTILISEES

3.1. PROBLEME INHERENT

Les données disponibles pour l'afrique de l'Ouest

sont rares, difficiles d'acc~s et fréquemment peu

repré-sentatives. De plus, vers les années. 1960, plusieur~ pays

ont obtenus leur indépendance. Durant la péri.ode de

tran-sition politique, plusieurs données n'ont pas été prises

ou encore ont été perdues. L'information est de plus

dis-persée dans tellement d'organisations, minist~res et pays,

..

que l ' ~nventorier devien t un vrai casse-tête, d' apr~s u

,

Davey (1974).

Dans les sections suivantes, on présente les

don-nées qui ont été utilisées pour cette étude. Leur

pré-""

cision et leurs caractères représentatifs seront étudiés dans le prochain chapitre.

3.2. STATIONS METEOROLOGIQUES DE' LA SURFACE

Les données ont été extraites des cartes micro-photogr!aphiques publiéJ's par l'Organisation Météorologique Mondiale (OMM) pour l ' A,nnée Géôphys ique Internationale

, '

(AGI) de 1958. Les trois seules stations météorologiques

, ,

"

..

{

,--~

T--~----J

33

de surface disponibles pour la région étudiée sont du sud au nord:

Kankan (19.230 N, 09.1S0 W, 377 m) en Guinée;

Bamako {12.3So N, OS.02° W, 330 m} au Mali;

Mopti" (°14.310 N, 04.060 W, 276 m) au Mali.

c'

Comme on Reut fa«:ilement le constater, ces stations sont

séparées l'Une de'l'autre d'environ 2.00 de latitude, soit

quelques 259 Km, ce qui, est intéressant puisque le climat

~est plud ou moins parall~l~ aux cercles de latitude. Donc Kankan devrait bien représenter la savane

forestiè-1

re humide, Bamako, la savane ?laire sèche et Mopti, la

ré-gion quasi dénudée de végétation. Une autre station dont

les données étaient déjà sur cartes perforées fut utili-sée:

Niamey (13.29° N, 02.100 E, 233 m) au Niger.

Cette station est cependant située hors du Haut Niger.

-De' toutes les données rapportées, les suivantes furent utilisées:

TS température de la surface en °Ci

o

TDS , point de rosée de la surface en Ci

PS , pression de surface en rob;

1

FF vitesse du vent en rn/sec;

FN ,couvertur~ nuageuse du ciel par tout type de nuages, en dixième;

1

(

(

•

34

,

FNH , couverture nuageuse du ciel par les nuages bas et en absence de cas derniers, par les nuages

moyens, en dixiême; ~,

FH hauteur des nuages bap et en absence de ces der-niers, celle des' nuages moyens, en dm;

type de nuages bas, donné par une valeur,qua-litative comprise entre 0 et 9;

CM ,type de nuages moyens, donné par une valeur qua-litative comprise entre 0 et 9;

,

CH ,type de nuages hauts, donné par une valeur

qua-TMAX, TMIN, PR

litative comprise entre 0 et 9;

température ma,ximum

~e ~~

surface en 0 oC;

température minimum ~surface en Ci précipitation en cm.

Les données de surface~nt été poinçonnée~ sur cartes. Cha-que donnée fut vérifiée pour s'ftssurer qu'elle avait une valeur acceptable et consistante avec celle du jour pré-cédent. Lorsqu'une donnée manquait ou était rejetée, elle était remplacée par la moyenne des valeurs entre les jours précédent et suivant. Pour un param~tre donné, cette opé-ration ne fut requise que dans moins de 1% des c~s,

excep-.

~

té pour les six informations' sur les nuages où cela atteint

Pour représenter respectivement le jour et la ~ nuit, les heures 06 TU et 12

Jo

ont été choisies parmi les

\

•

; / c , , _~ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - ... ~:--- .,.t"..

\

(

35

qua tre heures standard habituelles. Les heures 06 TU

et 12 TU correspérldent en temps local, pour la

longi-tude du Haut Niger, à

o~

htures du matin et à midi.

3. 3 • DONNEES EN ALTITUDE

Selon le manuel de 1960 de l'OMM, seules les skations suivantes rapportent les donées

en

altitude, pour l'Afrique de l'Ouest; d'est en ouest, ce sont:

Dakar-Ouakam (14.400 N, 17.26° 0, 39 m) au Sénégal, Abidjan (05.15° N, 03.56° 0, 6 m) en Côte-d'Ivo~re, Niamey (13.29° N, 02.100 E, 223 m) au Niger, 1} Lagos-Ikeja (06.35° N, 03.20° E, 38 m) au Nigeria. . d l - d ' t .. d -t \ .

~

Les statlons e a cote Olven cepen ant e re re]etees

puisqu'elles ne représentent pas le climat surtout conti-nentaJ? du Haut Niger. Même les sources du .Niger, bien

que situées à proximité de la côte, sont protég~es en partie des effets océnniques par le plateau du Fouta Djalon et

les mQntagne~ ?u Liberia. La station de Niamey devient

donc la seule utilisable. Lè meilleur endroit eut

proba-\

blement été Bamako situé plus ou moins à mi-chemin entre &

la végétation dense du sud et celle éparse du nord.

Cependant aucun radiosondage était disponible pour Bamako. Toutèfois, i f Semble que Niamey soit une station

suffi-\

,

---..

..

36

.

\

samment représentative pUlsque peu de différences exis-tent entre le climat de cette st tion et celui de Bamako.

-,

Le radiosondage est pri une fois par jour

a

06 heu~es. Comme le Haut Niger est situé dans les tropi-ques, ceci corresponds environ à une heure avant le lever

~du soleil durant toute l'année. On a utilisé les données de la température et celles de l'humidité relative aux _, -niveaux en altitude 85,0, 700, 500 et 300 mb; à 150 mb,

seule la température est donnée. Les valeurs des niveaux _, intermédiaires sont estimée~ par interpolation lin~~ire. ~'humidité relative est ~ar la suite transformée en point

de rosée;- un paramètre plus pratique. puisqu'on établit util~se ~eux observations de surface p

il

_?

deux radiosondages différents par jo~r pour la couche at-m6sphérique comprise entre la surface et le niveau de 850 mb

" 1

à l'aide d'une interpolation linéaire entre ces deux niveaux. Au dessus de 850 mb_, le même radiosondage de 06 heurés est

il

conservé tou~e la journée. L'usage d'un seu~ radiosonda-ge pour l'atmosphère au dessus de 850 mb·est acceptable si les variations de, joùr en Jour sant petite~, ce qui est le

, J

cas Rour,le

~~

, '

3.4. ETUDE DES

DONN~ES

Les figures 3.1. à 3.4. présentent, pour~ les

qua-".