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International Conference in Ouagadougou, Burkina Faso, August 25 August

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(1)

International Conference in Ouagadougou, Burkina Faso, August 25 – August 28 2008

Global Change and Water Resources in West Africa The German-African GLOWA Projects

Book of Abstracts

Conférence Internationale à Ouagadougou, Burkina Faso, du 25 août au 28 août 2008

Changement global et ressources en eau en Afrique de l’Ouest Les projets GLOWA germano-africains

Livre de Résumés

(2)

Published by Bundesministerium

für Bildung und Forschung /

Federal Ministry of Education and Research (BMBF) Division 723 Global Change

53170 Bonn Editors

Konrad Vielhauer, Claudia Arntz, Eva Oeliger Layout

Katharina Moraht Printed by

I.A.G Imprimerie Arts Graphiques SARL 01 BP 3202 Ouagadougou 01

Burkina Faso

(3)

Analyzing regional implications between climate change and water resources in Africa – Outcomes of the IPCC Special Report on Climate Change and

Water Resources... 16

The Global Water System Project – Earth System Science Challenges ... 17

Lead contributions, Contributions principales 19 The GLOWA Volta Project... 20

Le projet GLOWA-Volta ... 21

The GLOWA-IMPETUS Approach... 22

L’approche de GLOWA-IMPETUS ... 23

The GLOWA-IMPETUS project, Le projet GLOWA-IMPETUS 25

Oral presentations, Présentations verbales 25

Climate Variability and Change in Sub-Saharan and Northwestern Africa... 26

Changement et variabilité climatique en Afrique sous-Saharienne et en Afrique du Nord... 27

SDSS-Concepts and –Approaches: GIS- and RS-Based Spatial Decision Support ... 28

Concepts et approches des SSPD : support à la prise de décision basé sur SIG et la télédétection... 29

Introduction into the Drâa catchment... 30

Présentation du bassin versant du Drâa... 31

Regional Scenarios for the Wadi Drâa Catchment... 32

Scénarios régionaux pour le bassin versant de l’Oued Drâa... 33

Hydrological Processes within the Drâa Basin (Morocco) and Their Future Development under Global Change ... 34

Processus hydrologiques dans le bassin du Drâa (Maroc) et leur développement futur compte tenu du changement global... 35

Water Demand, Land Use, and Income Security under Conditions of Global Change in the South of Morocco... 36

La demande en eau, l‘utilisation de la terre et la sécurité des revenus sous les conditions du changement global dans le Sud du Maroc ... 37

Droughts, Floods and Erosion: Climate Change in Arid Southern Morocco and its Challenges for a Sustainable Land Use ... 38

Sécheresses, inondations et érosion : changement climatique dans la région aride du sud du Maroc et ses défis pour une exploitation agricole durable ... 39

Integrated Management of Water Resources in the Drâa Basin in Morocco... 40

Gestion intégrée des ressources en eau au niveau du bassin de Drâa au Maroc ... 41

(4)

Regional Scenarios for the Ouémé River Catchment... 46

Scénarios régionaux pour le bassin versant du fleuve Ouémé ... 47

Water availability and water demand under Global Change in Benin, West Africa... 48

Disponibilité et demande en eau compte tenu du changement global au Bénin, Afrique de l’Ouest... 49

Integration of biophysical and economic models into a decision support framework for sustainable food production and natural resource management in Benin ... 50

Intégration des modèles biophysiques et économiques dans un système de support à la prise de décision pour une sécurité alimentaire et une gestion des ressources naturelles durable au Bénin ... 51

Land Cover and Land Use in Benin Under Changing Socio-Ecological Conditions ... 52

L’occupation et l’utilisation du sol au Bénin sous des conditions changeantes de climat, de population et de l’économie... 53

Water, Livelihood Security and Health in Benin ... 54

Eau, sécurité de la subsistance et santé au Bénin... 55

Integration of the IMPETUS Project and its Results into Benin’s Administration... 56

Intégration du projet IMPETUS et de ses acquis dans l’administration béninoise... 57

Decentralization and the Local Public Space Related to Water in the Upper Ouémé Catchment in Northern Benin... 58

Décentralisation et espace public local de l’eau dans la vallée supérieure du fleuve Ouémé au nord du Bénin... 59

The IMPETUS Atlas Concept – A Comprehensive Approach to Communicate Scientific Results... 60

Le Concept IMPETUS Atlas – Une approche globale de communiquer des résultats scientifiques ... 61

IMPETUS – Human Capacity Development in Benin and Morocco ... 62

IMPETUS – Renforcement des ressources humaines au Bénin et au Maroc ... 63

Exhibition and poster presentations, Présentations de l’exposition et des posters 65

The GLOWA-IMPETUS Project: An Overview ... 66

Le projet GLOWA-IMPETUS : Une vue d’ensemble ... 67

Development of Scenarios in GLOWA-IMPETUS ... 68

Développement de scénarios dans GLOWA-IMPETUS ... 69

Regional Geography of Benin and the Upper Ouémé Catchment ... 70

Géographie régionale du Bénin et de la Haute Vallée de l’Ouémé ... 71

(5)

Development of an Efficient Framework for Implementing Spatial Decision

Support Systems - the “SDSS Framework” -... 76 Développement d’un système cadre pour développer des systèmes spatiaux de

support à la prise de décisions - le “SDSS Framework” -... 77 The Geodata System for Benin and Morocco Based on GeoNetwork

Opensource... 78 Le système de géodonnées pour le Bénin et le Maroc basé sur le GeoNetwork

opensource... 79 Food Security in Benin: Development of Decision Support Systems at

Different Spatial Scales... 80 Sécurité alimentaire au Bénin: Développement des systèmes de support à la

prise de décision sur différentes échelles spatiales ... 81 Decision Support for Balancing Water Availability and Water Demand ... 82 Support à la décision pour équilibrer la disponibilité et la demande en eau... 83 Land Use and Land Cover in Benin under Changing Conditions of Climate,

Population and Economy ... 84 L’occupation et l’utilisation du sol au Bénin sous des conditions changeantes

de climat, de population et de l’économie... 85 Livelihood Security, Health and Water in Benin ... 86 Sécurité de la subsistance, santé et eau au Bénin... 87 Agricultural Production and Income Security under Increasing Water

Uncertainty in the Drâa Valley... 88 La production agricole et la sécurisation des revenus sous la raréfaction

grandissante de l’eau dans la vallée du Drâa... 89 Decision Support for River Basin Management in the Drâa Basin (Morocco) ... 90 Systèmes d’aide à la décision pour la gestion de bassins versants dans le bassin

du Drâa (Maroc)... 91 Managing Unpredictable Resources and Extreme Events: Adaptive Land Use

and its Role in Mitigating the Impact of Climate Change in Southern Morocco... 92 Gérer des ressources imprévisibles et des événements extrêmes : exploitation

agricole adaptative et son rôle dans la palliation de l’impact du changement

climatique dans le sud du Maroc... 93 The GLOWA-Volta project, Le projet GLOWA-Volta 95

Oral presentations, Présentations verbales 95

The GLOWA Volta Project: An overview... 96 Le Projet GLOWA Volta: Aperçu ... 97 Climate variability and change in sub-Saharan and northwestern Africa... 98 Variabilité et changement climatiques en Afrique sub-saharienne et au nord-

ouest de l’Afrique... 99

(6)

satellite de trajectoire temps et les modèles d’automation cellulaire dans le

Bassin de la Volta, en Afrique de l’Ouest... 103 Bridging the gap - from field observations to regional modeling parameters ... 104 Combler le fossé entre les observations de terrain et les paramètres de

modélisation régionale ... 105 The role of politics: Transboundary water management in a hydropolitical

framework ... 106 Le rôle de la politique : Gestion transnationale de l’eau dans un cadre hydro-

politique... 107 The impact of agricultural and hydropower development: A Water Allocation

System for the Volta Basin... 108 L’impact du développement agricole et hydroélectrique : Un système de

répartition de l’eau dans le Basin de la Volta... 109 Towards Security and Self-sufficiency in Food in the Volta River Basin: An

Application of M

3

WATER in Policy and Investment Analysis... 110 Vers une sécurité et une autosuffisance alimentaire dans le bassin de la volta :

Une application de M

3

WATER dans l’analyse des politiques et

investissements... 111 Decision Support for Polycentric Water Governance in the Volta Basin ... 112 Aide à la décision pour la Gouvernance Polycentrique de l’Eau dans le Bassin

de la Volta ... 113 Spatial variability of soil nutrients status and potential impact of climate

change on food production in Volta basin of Ghana... 114 Variabilité spatiale de l’état des nutriments du sol et l’impact potentiel du

changement climatique sur la production alimentaire dans le bassin de la Volta

au Ghana... 115 Water Use and Management in the White Volta Basin of Ghana... 116 Utilisation et gestion de l’Eau dans le Bassin de la Volta Blanche du Ghana ... 117 A multi-agent based decision support tool for the management of land and

water resources of small catchments in the Volta River basin... 118 Un appui décisionnelle pluri-agent pour la gestion des terres et des ressources

en eau de petits bassins hydrographiques dans le bassin du Fleuve Volta... 119 Capacity building and Technological transfer ... 120 Renforcement de capacités et transfert de technologies... 121

Exhibition and poster presentations, Présentations de l’exposition et des

posters 123

Polycentric Water Governance and Decision Support... 124 Gouvernance Polycentrique de l’Eau et Aide à la Décision ... 125 Claim and reality: Community-based management of multi-purpose reservoirs

in rural Ghana... 126

(7)

de moyen de subsistance? ... 129

Potential of riverine pump irrigation for dry season farming in northern Ghana ... 130

Potentiel de l’irrigation par pompes fluviales pour les cultures de contre saison au nord du Ghana ... 131

Water balance in a poorly gauged basin in West Africa using atmospheric modeling and remote sensing information... 132

Le bilan hydrique dans un bassin faiblement jaugé en Afrique de l’Ouest par utilisation d’une modélisation atmosphérique et des informations par télédétection ... 133

Uncertainty analysis for satellite derived sensible heat fluxes and scintillometer measurements over Savannah environment and comparison to mesoscale meteorological simulation results... 134

Analyse de l’Incertitude pour les flux de chaleur sensibles par satellite et les mesures par scintillomètre sur l’environnement de la Savane et comparaison avec les résultats de simulation météorologiques à l’échelle mésoscopique ... 135

Regional Climate Change and the Impact on Hydrology in the Volta Basin of West Africa ... 136

Changement Climatique Régional et Impact sur l’Hydrologie dans le Bassin de la Volta en Afrique de l’Ouest ... 137

Propagation of precipitation uncertainties in water balance estimations ... 138

Propagation des incertitudes de précipitations dans les estimations du bilan hydrique... 139

Instruments for Hydrometeorological Decision Support in Sustainable WaterManagement for the Volta Basin... 140

Instruments pour l’Aide à la Décision Hydrométéorologique en matière de Gestion Durable de l’Eau dans le Bassin de la Volta... 141

Predicting the Regional Onset of the Rainy Season in the Volta Basin... 142

Prévoir au niveau régional le début de l’hivernage dans le Bassin de la Volta ... 143

Biophysical Observation Network in West-Africa ... 144

Réseaux d’Observation Biophysique en Afrique de l’Ouest ... 145

Eddy-Covariance measurements of biosphere-atmosphere exchange of CO

2

, Water and Energy in West-Africa... 146

Les mesures de la covariance des turbulences des échanges biosphère- atmosphère de CO2, d’eau et d’énergie en Afrique de l’Ouest ... 147

Scintillometry and Remote Sensing for Evapotranspiration Mapping in the Volta Basin... 148

Scintillométrie et Télédétection pour la Cartographie de l’Evapotranspiration dans le Bassin de la Volta ... 149

Hydrotope-based protocol to determine average soil moisture over large areas

for satellite calibration and validation with results from an observation

campaign in the Volta Basin, West Africa... 150

(8)

An overview of land cover change in the GLOWA Volta basin based on

satellite remote sensing and cellular automata models ... 154

Un aperçu du changement du couvert végétal dans le bassin de la Volta GLOWA sur la base de la télédétection satellitaire et modèles automates cellulaires ... 155

Potential vegetation in West Africa ... 156

Végétation potentielle en Afrique de l’Ouest... 157

Anthropogenic land degradation in the Volta basin from 1982 to 2003... 158

La dégradation anthropogénique des terres dans le bassin de la Volta de 1982 à 2003 ... 159

Anthropogenic land degradation in Volta basin from 1982 to 2003 in the background of global change in atmospheric chemistry... 160

Dégradation Anthropogène des sols dans le Bassin de la Volta de 1982 à 2003 dans le contexte du changement global de la chimie de l’atmosphère... 161

Approach to developing a decision support tool for landscape management and planning to minimize land and water degradation ... 162

Approche pour l’élaboration d’un outil d’aide à la décision pour gestion et planification du paysage pour minimiser la dégradation du sol et de l’eau ... 163

Estimation of soil erosion and sediment yield using GIS: an example study in the White Volta sub-basin ... 164

Estimation de l’érosion du sol et de la production sédiments par l’utilisation du SIG: une étude du Sous bassin de la Volta Blanche ... 165

GV-LUDAS: A multi-agent based decision support tool for the management of land and water resources of small catchments in the Volta River basin... 166

GV-LUDAS: Un outil d’aide à la décision à base multi-agents pour la gestion des sols et des ressources en eau des petits bassins versants dans le Bassin du Fleuve Volta ... 167

A Multi-Agent System for Simulating Land-Use And Land-Cover Change in the Atankwidi Catchment of Upper East Ghana ... 168

Un système multi-agent pour la simulation du changement de l’utilisation des terres et de la couverture terrestre dans le basin versant de Atankwidi du Upper East du Ghana... 169

Simulation of Policy-Based Scenarios for Land-Use and Land-Cover Change and Income in the Atankwidi Catchment (Ghana)... 170

Assessment of the impact of a small reservoir on land use and livelihood in Burkina Faso ... 172

Evaluation de l’impact d’un petit réservoir sur l’utilisation des terres et des moyens d’existence au Burkina Faso... 173

Soil resources evaluation and assessment of soil degradation and reservoir

siltation in the Volta Basin, West Africa... 174

(9)

l’échelle des versants et des petits bassins versants au Burkina Faso... 177

Agent-Based Energy and Land Use Modeling of the Republic of Ghana and the Greater Accra Metropolitan Region ... 178

Energie basée sur les agents et modélisation de l’utilisation des terres de la République du Ghana et de la région métropolitaine de Greater Accra... 179

Water Supply Volta Basin... 180

Approvisionnement en Eau dans le Bassin de la Volta... 181

Estimating Natural Groundwater Recharge in the White Volta River Basin using Multiple Techniques... 182

Estimation de la Recharge en Nappe Phréatique Naturelle dans le Bassin de la Volta Blanche par utilisation de Techniques Multiples ... 183

Drought Frequency in the Volta Basin of West Africa – A Pattern of Climate Change?... 184

Fréquence des sécheresses dans le Bassin de la Volta en Afrique de l’Ouest – Un schéma de Changement Climatique? ... 185

Policy Analysis for an Efficient Allocation of Water in the Volta Basin ... 186

Analyse de Politiques pour une Répartition Efficace de l’Eau dans le Basin de la Volta ... 187

Grid-Based Infrastructure for the GLOWA Volta Decision Support System... 188

Infrastructure en grille pour le Système d’Aide à la Décision de GLOWA Volta... 189

Ontology-based resource integration in grid environments ... 190

Intégration de la ressource basée sur l’Ontologie dans des environnements en grille ... 191

New Execution Paradigm for Grid-based Scientific Workflows ... 192

Nouveau Paradigme d’Exécution pour les flux de production scientifiques basés sur la grille... 193

Analytical Visualization Framework - a visual data processing and knowledge discovery system ... 194

Cadre de Visualisation Analytique - un traitement de données visuelles et un système de découverte de connaissances ... 195

Enterprise data management, distribution and metadata catalog system ... 196

Gestion des données d’entreprise, distribution et système de catalogue de méta-données... 197

Remote access to active spatial data repositories with Geoportal... 198

Accès à distance aux répertoires de données spatiales actives par Géoportail ... 199

Cluster I: Integration and Data Management Systems... 200

Groupe - I: Intégration et Systèmes de Gestion Données ... 201

Predicting the onset of the rainy season in the Volta Basin using sea surface

temperatures along the Gulf of Guinea coast. ... 202

(10)

Levée des zones humides de plaines inondables pour l’évaluation des débits

environnementaux dans le bassin du fleuve de la Volta Blanche, Ghana... 205 Exploring shallow groundwater irrigation: current status and future application... 206 Prospecter l’irrigation par la nappe phréatique peu profonde : Situation

présente et application future ... 207 Predicting the onset of the rainy season over the Northern, Upper East and

Upper West Regions in Ghana using maximum and minimum temperatures

over the land surface. ... 208 Prévoir le début de la saison pluvieuse dans les régions du Nord, Upper East et

Upper West du Ghana en utilisant les maxima et les minima de température à

la surface terrestre ... 209 Sustainable management of small basins in the Volta Basin: bioeconomic

simulation of alternate management options in the South-West of Burkina

Faso. ... 210 Gestion durable des petits bassins versants du bassin de la Volta : Simulation

bioéconomique des options de gestion alternative dans le sud-ouest du Burkina

Faso ... 211 Hydroelectricity, thermal energy and carbon in Burkina Faso Long-term

economic simulation ... 212 Hydroélectricité, énergie thermique et carbone au Burkina Faso Simulation

économique à long terme ... 213 Food consumption of city dwellers in Burkina Faso Estimates of income

elasticity using Working Leser method... 214 Consommation alimentaire des urbains au Burkina Faso Estimation des

élasticités-revenu avec la méthode Working Leser... 215 Formal and informal irrigation for dry season farming in Burkina Faso :

Statistical facts and development potential ... 216 Irrigation formelle et informelle pour la production de contre saison au

Burkina Faso : Réalité statistique et potentiel de développement... 217 Hydro-geological and socio-legal aspects of groundwater in the satisfaction of

domestic needs in the Volta catchment ... 218 Aspects hydrogéologiques et socio-legaux des eaux souterraines dans la

satisfaction des besoins domestiques au niveau du bassin versant de la Volta... 219 Prospective water demand and supply in the Volta basin in Burkina Faso: A

recursive hydroeconomic model ... 220 Further contributions, Contributions complémentaires 223

GLOWA-Danube: Integrative Techniques, Scenarios and Strategies for the

Future of Water in the Upper Danube Basin... 224 GLOWA-Danube: Techniques Intégratives, Scénarii et Stratégies pour

l’Avenir de l’Eau dans le Bassin Supérieur du Danube ... 225

(11)

DeepWaterSupply... 228

Un modèle multi-agents d’usage domestique de l’eau dans le bassin du haut

Danube: DeepWaterSupply ... 229 The GLOWA Jordan River Project... 230 Le Projet GLOWA du Fleuve Jourdain... 231 GLOWA Jordan River – Scientific support for sustainable water resources

management under global change in highly water-stressed environments ... 232 GLOWA Fleuve Jourdain – Appui scientifique pour une gestion durable des

ressources en eau dans des environnements peu arrosés dans un contexte de

changement global... 233 The Green Water Approach in the GLOWA Jordan River Project - an ideal

case for integrating land and water management under global change... 234 L’approche de l’Eau Verte dans le Projet GLOWA fleuve Jourdain – un cas

idéal pour l’intégration de la gestion des sols et de l’eau dans un contexte de

changement global... 235 Water Evaluation And Planning – an Integrated Water Resource Planning Tool

for the Jordan River Region ... 236 Evaluation et Planification de l’Eau – un Outil de Planification Intégrée des

Ressources en Eau pour la région du Fleuve Jourdain... 237 Storyline and Simulation Approach to Scenario Analysis in the GLOWA

Jordan River Project... 238 Scénario et Approche de Simulation à l’Analyse du Scénario dans le Projet

GLOWA sur le Fleuve Jourdain... 239 The BIOTA Program in West Africa: contribution to capacity building and

scientific research in Burkina Faso ... 240 Le programme BIOTA en Afrique de l’Ouest : Contribution au renforcement

des capacités et à la recherche scientifique au Burkina Faso... 241 West African Plant Database – a photo guide and identification tool ... 242 La base des données des plantes d’Afrique de l’Ouest : un guide photo et un

outil d’identification... 243 Restoration of degraded ecosystems with local woody species of high use

value ... 244 Restauration des écosystèmes dégradés avec des espèces Ligneuses locales de

forte utilité... 245 Declining woody species of high use value: Population dynamics and

replanting potentials for sustainable use ... 246 Espèces ligneuses de forte utilité en déclin: dynamique de la population et

potentiel de reboisement pour une utilisation durable ... 247 Vegetation fragmentation in the context of land use in Eastern Burkina Faso ... 248 Fragmentation de la végétation dans le contexte de l’utilisation des sols dans

l’Est du Burkina Faso... 249

(12)

Conference ... 252 Le SPLASH ERA-Net : stand d’exposition lors de la Conférence

Internationale GLOWA... 253

(13)
(14)
(15)
(16)

IPCC-e

Analyzing regional implications between climate change and water resources in Africa –

Outcomes of the IPCC Special Report on Climate Change and Water Resources Abdelkader Allali

1

,

Contact Address: Abdelkader Allali, IPCC WG II, MAPM-Maroc, BP 607, Av Med V Quartier Administratif, 10000 Rabat Morocco, allali05@yahoo.fr

Keywords: SRES, HadCM3, runoff, arid regions, semi-arid regions

Abstract

Water is one of several current and future critical issues facing Africa. Water supplies from rivers, lakes and rainfall are characterized by their unequal natural geographical distribution and accessibility, and unsustainable water use. Climate change has the potential to impose additional pressures on water availability and accessibility. The implications of the IPCC’s SRES scenarios for river-runoff projec- tion for 2050 using the HadCM3 climate model. These experiments indicate a significant decrease in runoff in the north and south of Africa, while the runoff in eastern Africa and parts of semi-arid sub- Saharan Africa is projected to increase.

By 2025, water availability in nine countries, mainly in eastern and southern Africa, would be less than 1,000 m3/person/year. Twelve countries would be limited to 1,000 to 1,700 m3/person/year, and the population at risk could be up to 460 million people, mainly in western Africa. The latter estimate was based only on population growth rates and did not take into account the variation in water re- sources due to climate change. In addition, it is estimated that the proportion of the African population at risk of water stress and scarcity is likely to increase from 47% in 2000 to 65% in 2025. This could generate conflicts over water, particularly in arid and semi-arid regions.

1 Internationla Panel on Climate Change (IPCC), Rabat, Morocco

(17)

GWSP-e

The Global Water System Project –

Earth System Science Challenges

Lydia Dümenil-Gates

1

,

Contact Address: Lydia Dümenil-Gates, GWSP International Project Office, Walter Flex Str. 3, 53113 Bonn, Germany, lydia.dumenilgates@uni-bonn.de

Keywords: DIVERSITAS, IGBP, IHDP, WCRP, water engineering, aquatic biodiversity loss, source pollution, land use change, vulnerability, global observing systems, model simulations

Abstract

The Earth System Science Partnership of DIVERSITAS, IGBP, IHDP and WCRP recently launched a set of four Joint Projects to address research questions regarding the global aspects of environmental change impacts on water, food, carbon and human health in an integrated way.

Multiple threats, summarized under the heading of global environmental change, and interactions cause perturbations to the global water system embedded in the Earth system, a system that is not well observed, understood, and, due to its complexity, has so far yielded limited predictability. The Global Water System Project (www.gwsp.org) builds on 25 years of scientific leadership, expertise and the information database of the four global environmental change programs to create added value results for societal benefits. While science driven, the Joint Project on the Global Water System will provide policy-informing results, specifically targeting issues pertaining to the global aspects of environmental change that are of high interest to water managers worldwide. After the publication of the IPCC Fourth Assessment Report it has become clear that vulnerability of societies is closely linked to changes manifested in the water system. At the same time, there is a broad array of other more direct changes to the water system– including impacts of water engineering, aquatic biodiversity loss, point and non-point source pollution, and land use change.

GWSP research supports global assessments of water and the development of adaptation strategies with the appropriate scientific basis and international consensus similar to the strategy pursued for greenhouse gases. GWSP coordinates and supports a cutting-edge research agenda to improve the knowledge of this complex system with its interactions between natural and human components and their feedbacks. Societies require a coherent view of the present and future global water system with regard to achieving sustainability, reducing poverty as demanded by the Millennium Development Goals, or maintaining biodiversity and environmental flows. GWSP will lead the way to provide tai- lor-made, well researched, integrative solutions, by involving the biological and physical sciences as well as economists and the social sciences. In doing so, the scientific community will achieve its goal of reducing the vulnerability of the Earth system and to give guidance to societies by assessments and future projections of the state of the global water system. GWSP will provide strategies for policy- informing research on global environmental change supported by political discourse, global observing systems, model simulations, and by delivering specific products for water managers on all continents.

1 Global Water Systems Project (GWSP), Bonn, Germany

(18)
(19)
(20)

GVP-e 01

The GLOWA Volta Project

Paul L.G. Vlek

1

Contact Address: Paul L.G. Vlek, University of Bonn, Center for Development Research (ZEF), Walter Flex Str. 3, 53113 Bonn, Germany, p.vlek@uni-bonn.de

Keywords: Adaption to climate change, Decision Support, Water Resources Management, transnational basin

Abstract

The Volta River Basin drains 400,000 km² of the sub-humid to sub-arid West African savanna zone, and is shared by six riparian countries. The most prominent hydrological structure is Akosombo Dam, which produces hydropower, and formed Lake Volta, the largest man-made lake in Africa. Average annual rainfall averages 1,000 mm, but less than 10% is utilizable due to evaporation losses. For vast parts of the population, agriculture is an important source of income. Rain-fed agriculture is jeopard- ized due to unreliable rainfall, and irrigation development is still low.

Within the next decades, water demand, and vulnerability of the population are likely to increase due to climate change and population growth. Large development potential lies in the increase of irrigated agriculture, but also domestic and industrial water demand is expected to increase. The expansion of irrigated agriculture, and other upstream water use, however, stands in direct competition with hydro- power generation at Akosombo Dam.

The central objective of the GLOWA Volta Project (GVP) is the analysis of the physical and socio- economic determinants of the hydrological cycle in the Volta Basin in the face of global climate change. The main challenges for research and water management are the climatic variability within the Basin, limited spatio-temporal data coverage for climate, hydrology, and land use data, as well as the heterogeneous institutional and socio-cultural environment. Key aspects of GVP research include sampling strategies and scaling techniques to bridge data gaps, and the development of models on land use and land cover change, water supply and demand, and to simulate human-environmental interac- tions. GVP provides an integrated assessment of environmental change and its impact. Through inter- disciplinary research, the project aims at supporting sustainable water resource management in the Volta Basin. The main aim is the development of a Decision Support System (DSS) that will help the authorities in Ghana, Burkina Faso, and the other riparian countries to optimize water allocation within the basin. Additional decision support tools are supplied at different levels. Capacity building and knowledge transfer have been pursued throughout the project by conducting much of the research with students and researchers from the Basin, and close collaboration with the GVP research network of Ghanaian and Burkinabe counterparts.

1 University of Bonn, Center for Development Research (ZEF), Ecology and Natural Resource Management, Germany

(21)

GVP-f 01

Le projet GLOWA-Volta

Paul L.G. Vlek

1

Adresse : Paul L.G. Vlek, Université de Bonn, Centre de Recherche pour le Développement (ZEF), Walter Flex Str. 3, 53113 Bonn, Allemagne, p.vlek@uni-bonn.de

Mots-clés : Adaptation au changement climatique, Aide à la décision, Gestion des Ressources en Eau, Bassin transnational

Résumé

Le Bassin de la Volta draine 400 000 km2 de la Zone de Savane subhumide et subaride de l’Afrique de l’ouest, et profite à six pays riverains. La plus importante structure hydrologique est le barrage Akosombo qui produit de l’hydroélectricité, et le lac Volta construit, le plus grand lac artificiel de l’Afrique. La moyenne des précipitations annuelles est de 1,000 mm, mais moins de 10% sont utilisa- bles à cause des pertes d’évaporation. Pour la grande majorité de la population, l’agriculture est une importante source de revenus. L’agriculture pluviale est compromise due aux précipitations incertai- nes ; et le développement de l’irrigation toujours faible. Dans les prochaines décennies, la demande en eau ainsi que la vulnérabilité de la population connaîtront certainement une croissance à cause du changement climatique et de la croissance démographique. Un potentiel considérable de développe- ment réside dans l’accroissement de la culture irriguée, mais également la demande en eau des ména- ges et de l’industrie est appelée à croître. Le développement de la culture irriguée et d’autres utilisa- tions de l’eau en aval, sont cependant en concurrence directe avec la génération de l’hydroéléctricité dans le barrage d’ Akosombo.

L’objectif central du Projet GLOWA Volta (GVP) est l’analyse des facteurs physiques et socioécono- miques qui déterminent le cycle hydrologique dans le Bassin de la Volta et ce, face au changement mondial du climat. Les principaux défis pour la recherche et la gestion de l’eau sont la variation clima- tique au sein du Bassin, une couverture limitée de données spatio-temporelles concernant le climat, l’hydrologie, l’utilisation foncière ainsi qu’un environnement socioculturel et institutionnel hétérogè- ne.

Les aspects clés de la GVP comprennent les stratégies d’échantillonnage et les techniques d’entartrage pour combler des écarts de données, le développement de modèles sur l’utilisation foncière et le chan- gement du couvert forestier, l’approvisionnement et la demande en eau, ainsi que la simulation d’interactions environnementales et humaines. Le GVP fournit une évaluation intégrée du changement environnemental et de ses impactes. A travers une recherche interdisciplinaire, le projet vise à soutenir une gestion durable des ressources en eau dans le bassin de la volta.

Le but principal est le développement d’un système d’aide à la décision (DSS) qui aiderait les autorités du Ghana, du Burkina Faso et des autres pays riverains à optimiser la répartition de l’eau dans le bas- sin. D’autres outils d’aide à la décision sont fournis à des niveaux différents.

1 Université de Bonn, Centre de Recherche pour le Développement (ZEF), Ecologie et Gestion de Ressources Naturelles, Allemagne

(22)

IMP-e 01

The GLOWA-IMPETUS Approach

A. Fink

1

, B. Reichert

2

, M. Christoph

1

, B. Diekkrüger

3

H. Goldbach

4

, T. Heckelei

5

, M. Rössler

6

, and P. Speth

1

Contact Address: Andreas Fink, Institute for Geophysics and Meteorology, Kerpener Str. 13, D-50923 Cologne, Germany, fink@meteo.uni-koeln.de

Keywords: Benin, Morocco, Ouémé, Drâa, river catchment, decision support system

Abstract

In order to solve present and future water supply problems an interdisciplinary approach is necessary involving natural, human and health sciences. For West and Northwest Africa, IMPETUS (‘AN INTEGRATED APPROACH TO THE EFFICIENT MANAGEMENT OF SCARCE WATER RESOURCES IN WEST AFRICA’, www.impetus.uni-koeln.de) a joint venture of the Universities of Cologne and Bonn in association with stakeholders in the region has adopted this integrated approach.

The wadi Drâa in south-eastern Morocco and the Ouémé river in Benin have been selected because they both meet the following criteria: feasible size (<100.000 km2), availability of some pre-existing data, politically stable, relevant environmental and socio-economic conditions, and representative of the region.

Sustainable water management in the watersheds of the Drâa and the Ouémé must be based on reliable data for regional planning and political decision making. A comprehensive diagnosis of the water cy- cle was carried out during the first project phase. In the second phase, qualitative and quantitative models were developed or existing models modified. Projections of future developments were derived from scenario analysis, process understanding, and from expert knowledge. In the final phase spatial decision support systems (SDSS) have been developed. Techniques utilized in these tools ranged from information retrieval, to advanced simulation with dynamically-coupled models for estimating the effects of policy interventions.

The presentation will not only highlight some pertinent research results and tools, but also stress rele- vant lessons learned within the project. One concerns the dealing with uncertainty in climate

rojecttions, another the adopted multi-level approach in the stakeholder dialogue and capacity devel- opment to anchor the SDSS in the academic and administrative landscapes of the study countries.

1 Institute for Geophysics and Meteorology, University of Cologne, Cologne, Germany

2 Steinmann Institute for Geology, University of Bonn, Bonn, Germany

3 Geographical Institute, University of Bonn, Bonn, Germany

4 Institute of Crop Science and Resource Conservation, University of Bonn, Bonn, Germany

5 Institute for Food and Resource Economics, University of Bonn, Bonn, Germany

6 Institute of Cultural and Social Anthropology, University of Cologne, Cologne, Germany

(23)

IMP-f 01

L’approche de GLOWA-IMPETUS

A. Fink

1

, B. Reichert

2

, M. Christoph

1

, B. Diekkrüger

3

H. Goldbach

4

, T. Heckelei

5

, M. Rössler

6

et P. Speth

1

Adresse : Andreas Fink, Institut de Géophysique et Météorologie, Kerpener Str. 13, D-50923 Cologne, Allemagne, fink@meteo.uni-koeln.de

Mots-clés : Bénin, Maroc, Ouémé, Drâa, bassin versant, gestion, système de support à la prise de déci- sion

Résumé

Dans le but de résoudre les problèmes présents et futurs de disponibilité en eau, une approche interdis- ciplinaire impliquant les sciences naturelles, humaines et médicales est nécessaire. Pour l’Afrique de l’Ouest et du Nord-Ouest, IMPETUS (« APPROCHE INTEGREE POUR LA GESTION EFFICIENTE DES RESSOURCES HYDRIQUES LIMITEES EN AFRIQUE DE L’OUEST », www.impetus.uni- koeln.de), un partenariat des Universités de Cologne et de Bonn en association avec des intervenants dans la région, a adopté cette approche intégrée. L’Oued Drâa au sud-est du Maroc et le fleuve Ouémé au Bénin ont été sélectionnés car ils remplissent les critères suivants : taille convenable (<100.000 km2), disponibilité de quelques données déjà existantes, stabilité politique, conditions environnementa- les et socio-économiques appropriées et représentativité de la région.

Une gestion durable de l’eau dans les bassins versants du Drâa et de l’Ouémé doit être basée sur des données fiables pour la planification régionale et la prise de décisions politiques. Un diagnostic global du cycle de l’eau a été réalisé durant la première phase du projet. Dans la deuxième phase, des modè- les qualitatifs et quantitatifs ont été développés ou bien des modèles existants ont été modifiés. Des projections de développements futurs ont été dérivées d’analyses de scénarios, de compréhension des processus et de connaissances d’experts, y compris des intervenants du Bénin et du Maroc. Dans la phase finale, des systèmes spatiaux de support à la prise de décision (SSPD) ont été développés. Des solutions uniques ne sont pas appropriées à l’étendue de problèmes complexes, ainsi, une approche multidisciplinaire était essentielle. Les techniques utilisées dans ces outils vont de la recherche docu- mentaire à des simulations avancées avec des modèles couplés dynamiquement pour l’estimation des effets d’interventions politiques.

Cette présentation va non seulement mettre l’accent sur certaines recherches et outils pertinents, mais aussi insister sur des leçons importantes acquises au sein du projet. Une d’elles concerne le traitement de projections climatiques incertaines, une autre l’approche multi-niveaux adoptée dans le dialogue des intervenants et le développement des capacités pour ancrer les SSPD dans le paysage académique et administratif des pays étudiés.

1 Institut de Géophysique et Météorologie, Université de Cologne, Cologne, Allemagne

2 Institut Steinmann de Géologie, Université de Bonn, Bonn, Allemagne

3 Institut Géographique, Université de Bonn, Bonn, Allemagne

4 Institut des Sciences Agricoles et de la Conservation des Ressources, Université de Bonn, Bonn, Allemagne

5 Institut de l’Economie de la Nutrition et des Ressources, Université de Bonn, Bonn, Allemagne

6 Institut d’Anthropologie Culturelle et Sociale, Université de Cologne, Cologne, Allemagne

(24)
(25)

Oral presentations,

Présentations verbales

(26)

IMP-e 02

Climate Variability and Change in Sub-Saharan and Northwestern Africa

H. Paeth

1

and H. Kunstmann

2

Contact Address: Heiko Paeth, University of Wuerzburg, Institute of Geography, D-97074 Wuerzburg, Germany, heiko.paeth@uni-wuerzburg.de

Keywords: regional climate models, hydrological models, scenarios, land degradation, monsoon onset

Abstract

In sub-Saharan and northern Africa scarce freshwater resources from precipitation represent a crucial limiting factor for socio-economic development and food security. The long-lasting Sahel drought since the 1960s has demonstrated the sensitivity of men and ecosystems to climatic conditions. In the research projects GLOWA-VOLTA and GLOWA-IMPETUS, various factors of natural climate vari- ability and different anthropogenic forcings of climate change have been investigated by global and regional climate simulations. An innovative aspect has been the consideration of future land-cover changes arising from deforestation, urbanization, agricultural exploitation and desertification. Both time slice and transient scenarios of greenhouse forcing and land degradation have been developed until 2050, using different amounts of land-use changes and increasing greenhouse-gas concentrations.

The climate model projections reveal a strong warming all over tropical and northern Africa and a considerable decrease of precipitation amount in sub-Saharan Africa and the countries along the Medi- terranean coast. Rainfall variability increases in northwestern Africa while dry spells during the West African summer monsoon season may prolongate dramatically. A very important result is that land- use changes may be equally relevant to the expected drying trend as increasing greenhouse-gas con- centrations. The observed delay in the onset of the rainy season in West Africa of up to 30 days in the last 40 years is expected to continue. Significant decreases in rainfall around the beginning of the rainy season in April and a continuing delay of the onset dates are expected till 2040. For most of the year, however, the climate change signal of precipitation remains within the range of inter-annual variabil- ity. Joint regional climate-hydrology simulations were performed for investigating the impact of pro- jected regional climate change on terrestrial hydrology and water availability of the Volta Basin. A nonlinear and amplified change of discharge with respect to changes in precipitation was deduced.

Most of surplus precipitation is expected to evaporate.

1 Geographical Institute, University of Wuerzburg, Wuerzburg, Germany

2 Institute for Meteorology and Climate Research, Forschungszentrum Karlsruhe, Garmisch-Partenkirchen, Germany

(27)

IMP-f 02

Changement et variabilité climatique en Afrique sous-Saharienne

et en Afrique du Nord

H. Paeth

1

et H. Kunstmann

2

Adresse : Heiko Paeth, Université de Wuerzburg, Institut Géographique, D-97074 Wuerzburg, Allemagne, heiko.paeth@uni-wuerzburg.de

Mots-clés : Modèles climatiques régionaux, modèles hydrologiques, scénarios, dégradation des terres, début de la mousson

Résumé

En Afrique du Nord et en Afrique sous-Saharienne la disponibilité concise d’eau douce due aux préci- pitations représente un facteur limitant de très haute importance pour le développement socio-

économique et la sécurité alimentaire. La sécheresse prolongée du Sahél depuis les années 1960 a démontré la sensibilité des hommes et des écosystèmes aux conditions climatiques. Dans les projets scientifiques GLOWA-VOLTA et GLOWA-IMPETUS des facteurs différents de la variabilité naturel- le et des forçages anthropogéniques par rapport au changement climatique ont été étudiés par des si- mulations climatiques globales et régionales. Un aspect tout à fait innovatif était la considération du changement futur de l’exploitation des terres qui résulte de la déforerstation, l’urbanisation,

l’exploitation agricole et la désertification. Des scénarios à tranches de temps et transitaires du forçage par les gaz carboniques et la dégradation des terres jusqu’à l’an 2050 ont été développés en utilisant des forçages différents. Les projections des modèles climatiques suggèrent un réchauffement considé- rable sur toute l’Afrique et une réduction remarquable des précipitations en Afrique sous-Saharienne et dans les pays au long de la Méditerrannée. La variabilité des précipitations augmente au nordouest de l’Afrique pendant que les périodes sèches durant la mousson estivale en Afrique Occidentale pour- raient se prolonger d’une façon dramatique. Un résultat important concerne la dominance de la dégra- dation des terres comparée au forçage par gaz carboniques en ce qui concerne la réduction des précipi- tations. Il faut s’attendre à ce que le retard observé du début de la saison des pluies en Afrique de l’Ouest jusqu’à 30 jours dans les 40 dernières années continue. Des diminutions significatives des précipitations autour du début de la saison des pluies en avril et un retard continu des dates de com- mencement sont attendus jusqu’en 2040. Cependant, pour la plupart des années, le signal de change- ment climatique des précipitations reste au sein de l’éventail de la variabilité interannuelle. Des simu- lations régionales jointes climat-hydrologie furent réalisées pour examiner l’impact du changement climatique régional prévu sur l’hydrologie terrestre et la disponibilité en eau du bassin de la Volta. Il en a été déduit un changement non linéaire et amplifié des pertes par rapport aux changements des précipitations. Il est attendu que la plus grande partie de l’excédent de précipitations s’évapore.

1 Institut Géographique, Université de Wuerzburg, Wuerzburg, Allemagne

2 Institut de Météorologie et Recherche climatique, Centre de Recherche de Karlsruhe, Garmisch-Partenkirchen, Allemagne

(28)

IMP-e 03

SDSS-Concepts and –Approaches:

GIS- and RS-Based Spatial Decision Support

G. Bareth

1

, R. Laudien

1

, A. Enders

2

, and B. Diekkrüger

2

Contact Address: Georg Bareth, Geographical Institute, University of Cologne, Albertus-Magnus-Platz, D-50923 Cologne, Germany, g.bareth@uni-koeln.de

Keywords: environmental information system, GIS, regional modeling, remote sensing, resource management, spatial decision support system

Abstract

The development of spatial decision support for environmental resource management, like water-, forest- and agroecosystem management, biodiversity conservation, or hydrological planning, started mainly in the 1980s and was in the focus of many research groups in the 1990s. While the first devel- opments derived from the early enthusiastic attempts to develop decision models in the 1960s and 1970s, the technological progress in electronical computing, GIS- and RS-software development, and communication infrastructure in the 1990s enabled the design and implementation of more complex Spatial Decision Support Systems (SDSS). Some of the systems of that period included complex eco- nomic-ecological spatial modeling approaches for resource management. Simultaneously, governmen- tal bureaus e.g. for survey and mapping, made huge efforts in the 1980s to establish digital databases for topography, geology, soil, climate, etc.. These developments started in the early 1970s and the character was in the first stage of pure spatial data. At the same time, official and/or commercial com- panies started to provide digital spatial data e.g. remote sensing data. The launch of Landsat-1 for- merly known as ERTS-1 in 1972 was the start to involve satellite analysis in resource management.

Further milestones in the remote sensing sensor development were the launch of SPOT-1 in 1986 with a linear array sensor, of IKONOS in 1999 with a 1 m resolution, and latest launch of radar sensor Ter- raSAR-X with a 1 m resolution. Since the new millennium, a new generation of SDSSs is in the focus of the research community. The realization of software developments which are independent of oper- ating systems but dependent on high performance network capabilities and partly grid computing envi- ronments, are in progress. The GLOWA IMPETUS project for example is representing such spatial modeling approaches for water management decision support with an extensive knowledge, model and geo database. The SDSSs are developed in Java including different approaches of GIS and RS analy- ses for a network-based client-server environment.

1 Geographical Institute, University of Cologne, Cologne, Germany

2 Geographical Institute, University of Bonn, Bonn, Germany

(29)

IMP-f 03

Concepts et approches des SSPD :

support à la prise de décision basé sur SIG et la télédétection

G. Bareth

1

, R. Laudien

1

, A. Enders

2

et B. Diekkrüger

2

Adresse : Georg Bareth, Institut Géographique, Université de Cologne, Albertus-Magnus-Platz, D-50923 Cologne, Allemagne, g.bareth@uni-koeln.de

Mots-clés : système d’information environnemental, SIG, modélisation régionale, télédétection, gestion des ressources, système de support à la prise de décision

Résumé

Le développement de support spatial à la prise de décision pour la gestion des ressources naturelles comme la gestion de l’eau, de la forêt et des agro-écosystèmes, la conservation de la biodiversité ou la planification hydrologique a démarré dans les années 1980 et fut au centre de nombreux groupes de recherche dans les années 1990. Tandis que les premiers développements étaient dérivés des premières tentatives enthousiastes de développement de modèles décisionnels dans les années 1960 et 1970, les progrès technologiques de l’informatique, le développement des logiciels SIG et de télédétection et les infrastructures de communication dans les années 1990 ont permis la conception et la mise en œuvre de systèmes spatiaux de support à la prise de décision (SSPD) plus complexes. Certains systèmes de cette période incluaient des approches de modélisation économico-écologiques spatiales complexes pour la gestion des ressources. Simultanément, des bureaux gouvernementaux par exemple pour le sondage et la cartographie, ont fait d’immenses efforts dans les années 1980 pour établir des bases de données numériques de topographie, géologie, sols, climat, etc… Ces développements ont démarré au début des années 1970 et leur caractère était dans la première étape des données purement spatiales.

Au même moment, des compagnies officielles et/ou commerciales ont commencé à fournir des don- nées spatiales numériques par exemple des données de télédétection. Le lancement de Landsat-1 connu sous le nom d’ERTS-1 en 1972 fut le départ de l’intégration de l’analyse satellitaire dans la gestion des ressources. D’autres étapes déterminantes dans le développement de capteurs de télédétec- tion furent le lancement de SPOT-1 en 1986 avec un capteur à matrice linéaire, d’IKONOS en 1999 avec une résolution de 1m et le dernier lancement de capteur radar TerraSAR-X avec une résolution de 1 m. Depuis le nouveau millénaire, la communauté scientifique se focalise sur une nouvelle génération de SSPD. La réalisation de développement de logiciels étant indépendants du système d’exploitation mais dépendants des capacités d’un réseau à haute performance et partiellement dans des environne- ments de grille informatique, est en cours. Le projet GLOWA-IMPETUS par exemple représente une telle approche de modélisation spatiale pour le support à la prise de décision sur la gestion de l’eau avec une connaissance considérable et une base de modèles et de géo-données. Les SSPD sont déve- loppés en Java incluant différentes approches d’analyses SIG et de télédétection pour un environne- ment client-serveur basé sur réseau.

1 Institut Géographique, Université de Cologne, Cologne, Allemagne

2 Institut Géographique, Université de Bonn, Bonn, Allemagne

(30)

IMP-e 04

Introduction into the Drâa catchment

B. Reichert

1

, M. Christoph

2

, A. Fink

2

, O. Schulz

3

, and H. Kirscht

4

Contact Address: Barbara Reichert, Steinmann Institute for Geology, University of Bonn, Nussallee 8, D-53115 Bonn, Germany, b.reichert@uni-bonn.de

Keywords: Morocco, Drâa river catchment, reservoir, irrigation agriculture, water scarcity, economy, competing users

Abstract

As an example for an arid watershed IMPETUS focuses on the Drâa catchment, one of the ten driest catchments of the world. In common with other arid and semiarid regions, the Drâa river catchment is characterized by water scarcity.

From the whole Drâa River catchment (115.000 km2) only the Upper and the Middle sub basins (29.500 km²) experience at least periodical water courses. Rarely the Drâa River passes through the Lower Drâa catchment and reaches the Atlantic Ocean, which did not ccur during the past decades.

The Upper and Middle Drâa catchment is characterized by a strong altitude gradient from

4.071 m a.s.l. in the High Atlas Mountains in the north to 450 m a.s.l. in the Sub-Saharan foreland at Lac Iriki, the former end lake of the Drâa River, in the south. In the same direction precipitation de- creases and aridity increases.

Water availability in the Upper Drâa catchment depends mainly on rainfall whereas the Middle Drâa catchment is controlled by the Mansour Eddahbi Reservoir built in 1972 to enhance the economical development of the region by irrigation agriculture. Inflow into the reservoir is fed from perennial and periodical streams and flood runoff. Over 50% of the precipitation at high altitude falls as snow, form- ing an important water resource in the High Atlas Mountains. As with other Moroccan reservoirs, silt- ing reduces the capacity of the Mansour Eddahbi reservoir from 560 Mio m³ at the beginning to 440 Mio m³ today. Approximately 250 Mio m³ of the stored water is released in normal years for an irri- gated perimeter of approximately 26.500 ha in the downstream palm oases. Due to recurrent droughts farmers additionally use the groundwater reservoir for irrigation, leading to declining water tables and water quality.

Cropping and pastoralism still dominate the economy by more than 70 %. Those activities create little income, and range in many cases below the subsistence level. Low-level industries near the few urban- ized areas as well as local tourisms provide additional income.

For the further development of the Drâa River catchment water availability and water quality, sustain- able land use and resource management are the core elements, especially with regard to the growing competition between irrigation, domestic use and a growing tourism and urbanization.

1 Steinmann Institute for Geology, University of Bonn, Bonn, Germany

2 Institute for Geophysics and Meteorology, University of Cologne, Cologne, Germany

3 Geographical Institute, University of Bonn, Bonn, Germany

4 Institute of Cultural and Social Anthropology, University of Cologne, Cologne, Germany

(31)

IMP-f 04

Présentation du bassin versant du Drâa

B. Reichert

1

, M. Christoph

2

, A. Fink

2

, O. Schulz

3

et H. Kirscht

4

Adresse : Barbara Reichert, Institut Steinmann de Géologie, Université de Bonn, Nussallee 8, D-53115 Bonn, b.reichert@uni-bonn.de

Mots-clés : Maroc, bassin du Drâa, réservoir, culture irriguée, manque d’eau, économie, utilisateurs concurrents

Résumé

En tant qu’exemple de bassin aride, le projet IMPETUS a choisi la vallée du Drâa, qui compte parmi les dix bassins versants les plus arides sur terre. La vallée du Drâa partage avec les régions arides et semi arides, la singularité d’un important manque d’eau.

De l’ensemble de la vallée (115.000 km2), seuls les sous-bassins haut et moyen (29.500 km2) sont périodiquement sujet à des écoulements de rivière. Il n’arrive que rarement que le oued Drâa s’écoule jusqu’au sous-bassin aval et atteigne l’océan. Cela ne s’est d’ailleurs pas produit depuis plusieurs dé- cennies. Les sous-bassins supérieur et moyen, sont caractérisés par un fort gradient d’altitude, passant de 4071 m dans la chaîne du haut Atlas au nord, à 450 m dans la région sub-saharienne du lac Iriki dans le sud, ancien exutoire du Drâa. Dans la même direction le long de ce gradient topographique, les précipitations diminuent et l’aridité augment.

La disponibilité en eau dans la vallée supérieure du Drâa dépend essentiellement des précipitations, alors que les ressources du sous-bassin moyen sont contrôlées par le barrage de Mansour Eddabhi, construit en 1972 afin d’améliorer le développement économique local grâce à l’irrigation. L’apport à ce réservoir est assuré à travers des flux pérennes ainsi que par les crues. Plus de 50% des précipita- tions d’altitude sont sous forme de neige, stockant ainsi d’importantes réserves sur la chaîne du Haut Atlas. Comme dans d’autres réservoirs, le remplissage sédimentaire a progressivement réduit la capa- cité du barrage Mansour Eddabhi, de 560 Moi m3 à 440 Moi m3. Approximativement 250 Moi m3 d’eau sont lâchés annuellement pour l’irrigation des palmeraies, d’une surface d’environ 26.500 ha. En raison de sécheresses répétées, les agriculteurs utilisent l’eau souterraine pour irriguer leurs cultures, ce qui a engendré une baisse du niveau des nappes, ainsi qu’une dégradation de la qualité des eaux.

L’économie locale reste dominée à plus de 70% par l’agriculture extensive et le pastoralisme. Ces activités sont peu rentables, et ne permettent pas toujours de subvenir aux besoins quotidiens. Ainsi, les petites industries ainsi que le tourisme permettent de combler ce manque.

Le développement à venir de la vallée du Drâa concernant la disponibilité et la qualité de l’eau sera étroitement lié à la gestion de l’utilisation des sols et des ressources en eau, particulièrement au regard de la concurrence entre l’irrigation, les besoins domestiques et la croissance du tourisme et de

l’urbanisation.

1 Institut Steinmann de Géologie, Université de Bonn, Bonn, Allemagne

2 Institut de Géophysique et Météorologie, Université de Cologne, Cologne, Allemagne

3 Institut Géographique, Université de Bonn, Bonn, Allemagne

4 Institut d’Anthropologie Culturelle et Sociale, Université de Cologne, Cologne, Allemagne

(32)

IMP-e 05

Regional Scenarios for the Wadi Drâa Catchment

M. Christoph

1

, B. Diekkrüger

2

, A. Fink

1

, H. Goldbach

3

, T. Heckelei

4

, B. Reichert

5

, M. Rössler

6

, and P. Speth

1

Contact Address: Michael Christoph, Institute for Geophysics and Meteorology, Kerpener Str. 13, D-50923 Cologne, Germany, christoph@meteo.uni-koeln.de

Keywords: Morocco, wadi Drâa catchment, economy, climate scenario, business-as-usual

Abstract

In order to investigate the effects of global and regional change on water resources and related issues for the wadi Drâa catchment in Morocco, the following three scenarios were developed:

1. “Marginalisation – non-support of the Drâa region” describes a scenario of stagnation and margi- nalisation in the industrial, agricultural, and tourist sectors. Productivity in the dominant agricultu- ral sector remains low. This leads to deterioration of living standards and increased migration.

2. “Rural development in the Drâa-Region through regional funds” reflects a scenario of increased productivity in the agricultural sector, a strong growth of tourism, a decrease of migration due to alternative income possibilities, and a more sustainable use of natural resources including water and pastures.

3. “Business-as-usual” depicts a scenario of low-level industrialisation, tourism is restricted to a few areas, agriculture continues to dominate the economy but its further expansion is constrained by water scarcity. There is high population growth in a few urbanized areas despite high rates of mi- gration and childhood mortality.

The target year is 2020. For an appropriate spatial differentiation, three regions were considered in Morocco: the High Atlas (characterized as a marginalised mountain region with poorly developed infrastructure, good water availability), the Basin of Ouarzazate (well developed infrastructure, good water availability), and the Oases south of the El Mansour Eddahbi dam (characterized by low water availability, agriculture is dependant on the management of the dam).

In addition three climate reference scenarios were developed. Based on “transient climate model pre- dictions” a strong reduction in annual rainfall and an increase of temperature in all parts of the catch- ment are expected. This is contrasted by the scenario “Process understanding” that takes into account tropical-extratropical interactions and shows slightly wetter conditions in the future, especially for the oases. Thirdly, the “persistence of recently observed trends” denotes a business-as-usual scenario with constant mean annual precipitation and the continuous occurrence of consecutive dry or wet years.

1 Institute for Geophysics and Meteorology, University of Cologne, Cologne, Germany

2 Geographical Institute, University of Bonn, Bonn, Germany

3 Institute of Crop Science and Resource Conservation, Dept. Plant Nutrion, University of Bonn, Bonn, Germany

4 Institute for Food and Resource Economics, University of Bonn, Bonn, Germany

5 Steinmann Institute for Geology, University of Bonn, Bonn, Germany

6 Institute of Cultural and Social Anthropology, University of Cologne, Cologne, Germany

(33)

IMP-f 05

Scénarios régionaux pour le bassin versant de l’Oued Drâa

M. Christoph

1

, B. Diekkrüger

2

, A. Fink

1

, H. Goldbach

3

, T. Heckelei

4

B. Reichert

5

, M. Rössler

6

et P. Speth

1

Adresse : Michael Christoph, Institut de Géophysique et Météorologie, Kerpener Str. 13, D-50923 Cologne, Allemagne, christoph@meteo.uni-koeln.de

Mots-clés : Maroc, bassin versant de l’Oued Drâa, économie, scénario climatique, bussiness-as-usual

Résumé

Afin d’examiner les effets du changement global et régional sur les ressources en eau et les questions reliées pour le bassin versant de l’Oued Drâa au Maroc, les trois scénarios suivants ont été développés : 1. « Marginalisation : la région du Drâa, un espace périphérique bénéficiant peu des aides au déve-

loppement » décrit un scénario de stagnation et de marginalisation dans les secteurs de l’industrie, de l’agriculture et du tourisme. La productivité dans le secteur de l’agriculture dominant reste fai- ble. Ceci conduit à une détérioration du niveau de vie et une augmentation de la migration.

2. « Développement rural dans la vallée du Drâa au moyen de l’aide régionale » reflète un scénario de productivité accrue dans le secteur de l’agriculture, une forte croissance du tourisme, une dimi- nution de la migration en raison de nouvelles possibilités de revenus et une utilisation plus durable des ressources naturelles, y compris de l’eau et des pâturages.

3. « Business-as-usual » dépeint un scénario de faible industrialisation, le tourisme est limité à quel- ques zones, l’agriculture continue à dominer l’économie, mais une extension supplémentaire est contrainte par le manque d’eau. Il y a une forte augmentation de la population dans quelques zones urbanisées en dépit d’un fort taux de migration et de mortalité infantile.

L’année cible est 2020. Pour une différentiation spatiale appropriée, trois régions furent considérées au Maroc : le Haut Atlas (une région montagneuse marginale avec une infrastructure médiocrement déve- loppée, disponibilité en l’eau satisfaisante), le bassin de Ouarzazate (infrastructure bien développée, disponibilité en eau satisfaisante) et les oasis au sud du barrage El Mansour Eddahbi (caractérisées par une faible disponibilité en eau, l’agriculture y est dépendante de la gestion du barrage). De plus, trois scénarios climatiques de référence furent développés. Basé sur « Prévisions modélisées du climat », une forte diminution des précipitations annuelles et une augmentation des températures dans toutes les parties du bassin versant sont attendues. Ceci est contrasté par le scénario « Compréhension des pro- cessus » prenant en compte les interactions tropicales-extratropicales et montrant des conditions légè- rement plus humides dans le futur, spécialement dans les oasis. Troisièmement, la « Poursuite des tendances observées récemment » dénote un scénario « business-as-usual » avec des précipitations moyennes constantes et l’apparition continue d’années sèches ou humides consécutives.

1 Institut de Géophysique et Météorologie, Université de Cologne, Cologne, Allemagne

2 Institut Géographique, Université de Bonn, Bonn, Allemagne

3 Institut des Sciences Agricoles et de la Conservation des Ressources, Université de Bonn, Bonn, Allemagne

4 Institut de l’Economie de la Nutrition et des Ressources, Université de Bonn, Bonn, Allemagne

5 Institut Steinmann de Géologie, Université de Bonn, Bonn, Allemagne

6 Institut d’Anthropologie Culturelle et Sociale, Université de Cologne, Cologne, Allemagne

Références

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