Les conséquences des changements climatiques sur l'occurence des phénomènes climatiques extrêmes

COMITÉ PERMANENT INTER - ÉTATS DE LUTTE CONTRE LA SÉCHERESSE DANS LE SAHEL

PERMANENT INTERSTATE COMMITTEE FOR DROUGHT CONTROL IN THE SAHEL

CENTRE REGIONAL AGRHYMET

PROJET CHANGEMENT CLIMATIQUE

Rapport final provisoire

LES CONSEQUENCES DES CHANGEMENTS
CLIMATIQUES SUR L'OCCURRENCE DES PHENOMENES
CLIMATIQUES EXTREMES

Présenté par : Encadreur :

MR MAI MOUSSA MOURIMA Dr SARR Benoît

SECRÉTARIAT EXECUTIF : 03 BP 7049 Ouagadougou 03 BURKINA FASO. Tél. [phone]/29 Fax : [phone] Email : [e-mail] Site Web : www.cilssnet.org CENTRE RÉGIONAL AGRHYMET : BP 11011 Niamey, NIGER. Tél [phone] / 73 24 36 Fax : [phone] Email : [e-mail] Site Web : www.agrhymet.ne INSTITUT DU SAHEL : BP 1530 Bamako, MALI. Tél : [phone] Fax : [phone] Email : [e-mail]

Projet changement climatique -AGRHYMET 2

Calcul d'indices climatiques

SOMMAIRE

I. Contexte et justificatifs 3

II. Objectif de la consultation : 3

III. Présentations des sites pilotes du projet : zone d'étude 4

IV. Effet des phénomènes climatiques extrêmes sur

l'environnement 6

4.1 Données utilisées 8

4.11 Données observées issues des réseaux des stations météorologiques 8

4.12 Données issues des modèles climatiques 9

4.2 Matériels et méthodes utilisés 10

V. Résultats et analyses 17

5.1 Données observées 17

5.1.1 Variabilité spatio-temporelle de la pluviométrie 17

5.1.2 Variabilité spatio-temporelle de la température 19

5.1.3 Fréquences des températures maximales observées 21

5.1.4 Fréquences des pluies maximales observées 22

5.2 Sorties du modèle de circulation Général (GCM) 23

VI. Conclusion 28

VII. Références bibliographiques 30

Projet changement climatique -AGRHYMET 3

Calcul d'indices climatiques

I. Contexte et justificatifs

Le centre Régional AGRHYMET, a sollicité et obtenu un financement du gouvernement canadien pour la mise en place d'un projet d'appui aux capacités d'adaptation au changement climatique.

Le principal effet attendu du projet est de réduire la vulnérabilité des populations sahéliennes vis-à-vis des impacts de la variabilité climatique et du changement.

Au titre des principales activités du projet, il y a la collecte des données météorologiques auprès des structures nationales à travers des consultations nationales, la mise en forme et leur stockage dans une banque de données climatiques opérationnelles.

Ces consultations ont permis entre autres de mettre à jour les bases de données climatologiques des pays du CILSS jusqu'en 2002.

Une première étude réalisée de 1950 à 2000 nous a permis d'analyser la climatologie du passé récent (données observées) et de mettre à la disposition du Centre Régional un ensemble d'indicateurs climatiques pertinents.

Par ailleurs, les Modèles des Circulations Générales (MCG) fournissent des indices du changement probable du climat à la surface du globe dans les prochaines décennies. Ce sont cependant les phénomènes extrêmes simulés par les MCG, comme les sécheresses, les inondations, les vagues de chaleur et de froid, qui ont davantage un impact sur les activités humaines et les écosystèmes, étant donné qu'ils représentent de bien plus grands dangers que le changement progressif du climat. En raison de leur gravité et de leur imprévisibilité, ces phénomènes peuvent plonger les populations dans la détresse, causer des pertes économiques importantes, entraîner d'importants bouleversements sociaux.

La détermination de l'influence du réchauffement climatique sur la fréquence et l'ampleur des phénomènes extrêmes constitue donc une étape clé dans notre compréhension des impacts d'un effet de serre amplifié par l'activité anthropique.

II. Objectif de la consultation :

La présente étude se fixe comme objectifs :

· la valorisation des indicateurs calculés à partir des données observées à travers une analyse orientée vers les différents sites du projet pilote.

Projet changement climatique -AGRHYMET 4

Calcul d'indices climatiques

· L'exploitation des sorties des modèles de circulation Générale (GCM) pour étudier les conséquences probables des changements climatiques sur l'occurrence des phénomènes climatique extrêmes (fortes températures, vague de chaleur, épisodes de pluies intenses et épisodes secs extrême...).

· Elaboration d'un document détaillé étudiant la variabilité et les changements climatiques dans les différents sites pilotes pour les besoins d'étude de vulnérabilité et d'adaptation des populations face au changement climatique.

III. Présentations des sites pilotes du projet : zone d'étude

La zone d'étude du projet comprend cinq sites pilotes dans trois pays du Sahel qui sont : le site de Madetta (Bouza) et Garadaoua (Keita) dans la région de Tahoua au Niger, le site de Fakara dans la région de Tillabery au Niger, le site du Delta dans la région de Mopti au Mali, le site du plateau central au Burkina Faso et celui du bassin de la Sirba au Burkina Faso et au Niger.

Cependant la présente étude s'intéressera à trois des cinq sites pilotes (figure 1). Il s'agit des sites de Fakara, du plateau central et de Tahoua.

Figure 1 : Positions des trois sites du projet pilote et la position des différentes mailles du

modèle HadCM3

Projet changement climatique -AGRHYMET 5

Calcul d'indices climatiques

o Le site de Fakara dans la région de Tillabery au Niger

L'objectif global du projet pilote de l'étude : « Gestion communautaire des pâturages en zone sahélienne et soudano-sahélienne » est de développer un système d'utilisation durable des écosystèmes pastoraux dans les systèmes transhumants et semi-sédentaires.

Les résultats attendus seront :

· Les potentialités pastorales de la zone sont déterminées et localisées;

· Les aires privilégiées de déplacement des troupeaux en fonction du potentiel pastoral sont déterminées;

· Une bonne organisation des producteurs est réalisée;

· Un modèle de gestion participative est mis en oeuvre par l'amélioration des infrastructures, le respect des règles d'utilisation des ressources communautaires et la prise de conscience pour les problèmes de développement durable.

o Le site du plateau central dans la province de Zondoma au Burkina Faso L'objectif global de ce projet pilote de gestion de la fertilité des sols est de mettre en place et/ou renforcer les réponses écologiques, agronomique et socio-économiques existantes au processus de dégradation des terres dans le Sahel dans un contexte de changement climatique. Au terme du projet, les résultats suivants sont attendus :

· Les systèmes d'utilisation des terres sont connus et les contraintes identifiées;

· Les conséquences des changements climatiques sur la gestion de l'espace sont modélisées, prévues et reconnues par les producteurs ;

· Des modes de gestion intégrée des terres sont adaptés et appropriés par les populations.

o Le site de Madetta et Garadaoua dans la région de Tahoua au Niger : L'objectif ultime de ce projet « Impact des changements climatiques sur la gestion des pâturages au Sahel et sur les relations entre éleveurs et agriculteurs à Tahoua au Niger » est de développer un système d'utilisation durable des écosystèmes agropastoraux partagés. Le but étant de déterminer les mesures et stratégies d'adaptation à mettre en place.

Au terme du projet, les résultats suivants sont attendus :

· Les potentialités agropastorales de la zone sont déterminées;

· L'évolution de ces potentialités en fonction des changements climatiques est modélisée, prévue et reconnue par les producteurs;

Projet changement climatique -AGRHYMET 6

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· Des systèmes de culture et d'élevage adaptés à ces zones sont identifiés;

· Un modèle de gestion participative de l'espace est mis en oeuvre par les agriculteurs et les éleveurs.

IV. Effet des phénomènes climatiques extrêmes sur l'environnement

Au cours de la dernière décennie des scientifiques oeuvrant dans le cadre du programme climatologique canadien ont effectué des évaluations préliminaires des effets possibles du changement climatique sur l'environnement, la société et l'économie. Ils ont utilisé des projections obtenues au moyen des Modèles de Circulation Générale (MGS) afin d'évaluer les modifications possibles des caractéristiques générales du climat. L'intégration des données climatiques historiques à ces projections leur a permis d'en apprendre davantage sur la façon dont les conditions météorologiques proprement dites pourraient être modifiées et de calculer la fréquence probable des phénomènes extrêmes comme les vagues de chaleurs ou de froid et les périodes de sécheresse ou de précipitations abondantes.

Les changements climatiques qui se sont dernièrement produits au niveau régional notamment les hausses de température, ont déjà influé sur beaucoup de systèmes physiques et biologiques.

Selon des indications préliminaires (rapport de l'IPCC, 1998), l'accroissement récent des sècheresses et des inondations aurait eu une incidence sur certains systèmes humains.

Les systèmes humains qui sont sensibles à l'évolution du climat comprennent principalement les ressources en eau ; l'agriculture (particulièrement pour ce qui concerne la sécurité alimentaire) et la foresterie ; les zones côtières et les systèmes marins (pêches) ; les établissements humains, l'énergie et l'industrie ; les assurances et autres services financiers et la santé. La vulnérabilité de ces systèmes varie selon l'emplacement géographiques, le moment considéré et les conditions sociales, économiques et environnementales.

Selon des projections effectuées à l'aide des modèles ou déduites d'autres études (Rapport IPCC, 2001) les répercussions les plus fâcheuses du changement climatique seront les suivantes :

· Une réduction générale des rendements potentiels des cultures dans la plupart des régions tropicales et subtropicales pour la plupart des élévations projetées des températures.

Projet changement climatique -AGRHYMET 7

Calcul d'indices climatiques

· Une réduction générale, à quelques écarts près des rendements potentiels des cultures dans la plupart des régions des latitudes moyennes pour une augmentation de la température moyenne annuelle de plus de quelques degrés celsius.

· Une diminution des disponibilités en eau pour les populations de nombreuses régions aréiques, particulièrement dans les zones subtropicales.

· Une augmentation du nombre de personnes exposées à des maladies à transmission vectorielle (par exemple le paludisme) ou à des maladies hydriques (par exemple le cholera) et de la mortalité due aux agressions thermiques (vague de chaleur).

· Une augmentation généralisée du risque d'inondations de nombreux établissements humains (des dizaines de millions de personnes pour ce qui est des établissements étudiés) due à la fois à l'augmentation des épisodes de fortes précipitations et à l'élévation du niveau de la mer.

· Une augmentation de la demande d'énergie à des fins de climatisation en raison de la hausse des températures estivales.

Cependant les répercutions favorables du changement climatique seront les suivantes :

· Une augmentation des rendements potentiels des cultures dans certaines régions des latitudes moyennes pour une augmentation de la température de moins de quelques degrés celsius.

· Une augmentation possible de l'offre mondiale de bois d'oeuvre en provenance de forêts gérées de manières appropriés.

· Un accroissement des disponibilités en eau pour les populations de certaines régions aréiques par exemple dans certaines parties du Sud Est asiatique.

· Une diminution de la mortalité hivernale aux latitudes moyennes à élevées ;

· Une réduction de la demande d'énergie à des fins de chauffage en raison de la hausse des températures hivernales.

En effet, les pertes en vies humaines, les souffrances et les dommages causés par des phénomènes tels que les sécheresses, les inondations, les vagues de chaleur, les avalanches et les tempêtes mettent en lumière la vulnérabilité des sociétés humaines et des systèmes

naturels à l'égard des phénomènes climatiques extrêmes.

Projet changement climatique -AGRHYMET 8

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IV. Méthodologie et matériels utilisés

4.1 Données utilisées

L'étude a concerné les données pluviométriques et synoptiques (pluies, température minimale, température maximale, au pas de temps journalier) observées au niveau d'un certain nombre de stations (dix au total) reparties à travers les trois sites du projet (figure 2) et les projections de scénarios de changement climatique fourni par les modèles de Circulation Générale (GCM) sur la même zone.

Figure N°2 : Réseau des stations pluviométriques utilisées

4.11 Données observées issues des réseaux des stations météorologiques

Les données utilisées (pluies, température minimale et température maximale) ont été

extraites à partir de la banque des données climatiques du Centre Régional AGRHYMET. Ils couvrent au pas de temps journalier la période allant de 1950 à 2002.

Projet changement climatique -AGRHYMET 9

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4.12 Données issues des modèles climatiques

Le projet d'appui aux capacités d'adaptation au changement climatique a retenu six modèles climatiques pour lesquels leurs applicabilités ont été testées du point de vue des critères de performance retenus (Hamatan, 2004). Il s'agit :

· HadCM3 (UK Hadley Centre for climate Prediction and Reaserch) ;

· ECHAM4 (Centre de recherches climatiques de l'Allemagne);

· CGCM2 (Centre canadien de la modélisation et de l'analyse climatique) ;

· CSIRO-SRES (Australian Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation);

· NCAR (National Centre for Atmospheric Research, USA);

· CCSR-NIES (Centre japonais de la recherche sur les systèmes climatiques).

Les six modèles utilisés ont des résolutions spatiales allant de 200 Km à 600 Km et présentent tous des données à l'échelle mensuelle.

Tableau 1: Liste des modèles et leurs résolutions spatiales

Modèles	CGM2	ECHAM4	CSIRO- SRES	CCSR-NIES	HadCM3		NCAR	Résolution spatiale
3.7°x 3.7°	2.8°x 2.8°	3.2°x 5.6°	5.6°x5.6°	2.5°x 3.75°	2.8°x 2.8°

Cependant dans la présente étude un seul modèle a été utilisé le HadCM3 du Centre for Climate Prediction and Research. Ce modèle représente la version3 des modèles de Hadley Centre (Gordon et al. 2000). Il a une résolution spatiale de 2.50°*3.75°.

Pour la présentation des données, ce modèle ne tient pas compte des années bissextiles et son année ne compte que 360 jours soit 12 mois de 30 jours chacun.

Deux scénarios d'émission ont été utilisés : A2a et B2a

· Scénario A2 (pessimiste) : prédit une population mondiale à 15 milliards pour l'année 2100 et un développement économique et technologique lent. Ce qui traduirait un monde très hétérogène, une forte croissance démographique et un développement économique moindre.

· Scénario B2 (optimiste) : envisage quant à lui, une croissance plus lente de la population mondiale (10.4 milliards pour 2100) avec une économie évoluant plus rapidement et plus d'emphase sur la protection de l'environnement. Ce qui produit des émissions inférieures et moins de réchauffement futur.

Projet changement climatique -AGRHYMET 10

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4.2 Matériels et méthodes utilisés

Deux logiciels ont été utilisés pour l'analyse des phénomènes climatologiques extrêmes. Il s'agit des logiciels INSTAT+ et Excel.

É Le Logiciel INSTAT

Instat+ est un logiciel d'analyse statistique de données agro climatiques, un modèle de simulation agro météorologique. Il ne travaille qu'avec des données numériques. Ces dernières ont être importées à partir des bases de données CLICOM.

Ce logiciel nous a permis de faire des analyses statistiques diverses des séries temporelles. En effet, à partir des données journalières utilisées, il nous a été possible d'analyser différents événements extrêmes tel que la température maximale, la température minimale, les séquences sèches, les séquences pluvieuses, les fréquences des températures maximales ,pluies extrêmes >20mm, pluies > 50mm etc ...

En suite nous avons déterminé les dates de début et de fin de la saison des pluies, la longueur de la saison.

Le logiciel INSTAT+ a été utilisé par la suite pour générer des scénarios pluviométriques à travers la méthode la chaîne de Markov de 1^er ordre.

É Le logiciel Excel

Le logiciel Excel a été utilisé pour la réalisation des graphiques et le calcul de certains d'indices climatiques (le nombre de jour pluvieux, la quantité de pluie totale, le nombre de jours secs maxi, l'intensité maximale...)

Méthodes de calcul :

> Démarrage de la saison :

Choisir sur le menu principal climate Event Start of the Rains

Pour le critère de démarrage de la saison des pluies, nous avons considéré le premier jour à partir du 1^er avril lorsqu'on enregistre plus de 20 mm cumulé en un ou deux jours.

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Calcul d'indices climatiques

Les résultats sont fournis en jour julien (à gauche), pour avoir des dates (à droite), faire choisir sur le Menu principal Manage climate view data

> Date de fin saison de pluie

Le critère pour la fin de la saison des pluies est fondé sur le bilan hydrique. On considère qu'à partir du 1^er septembre (jour n°245) lorsque le bilan hydrique (la somme des apports et des pertes) est inférieur ou égal à 0.05 que l'hivernage est terminé. Pour le bilan hydrique, une capacité de rétention maximale en eau du sol doit être considérée (100mm/m de sol) et des pertes en eau par évapotranspiration, on peut fixer une valeur de 5 mm/jour)

Projet changement climatique -AGRHYMET 12

Calcul d'indices climatiques

Faire Climatic Events Water balance

> Calcul des séquences sèches

Pour calculer les séquences sèches les plus longues à partir de la date de semis et par mois

(avril, mai, juin, juillet) et pour les années disponibles pour une station donnée :

Faire Climatic Events Spell

Choisir 0 to 0.85 mm dans la rubrique Range for spell

Indiquer la colonne contenant la date de semis : avril

Préciser les périodes de calcul par mois

Days number : 1 31 61 91 : si on commence par le 1^er avril :1 :1^er avril, 31 : 1 mai, 61 : 30 mai

et 91 : 30 juin

Length of period : 30 30 30 30

Events Spell

Projet changement climatique -AGRHYMET 13

Calcul d'indices climatiques

Le tableau ci après donne les résultats de l'analyse pour chaque année/mois. Il présente la longueur de la séquence sèche en nombre de jours par mois correspondant.

> Calcul des pluies standardisées :

[Pluies standardisées] = [pluies decade_n - Pluies moyenne_n] / (Pluie écart_type_n)

Projet changement climatique -AGRHYMET 14

Calcul d'indices climatiques

Génération et simulation des données de scénarios synthétiques > Identification des scénarios

Après l'analyse des modèles de circulation générale HadCm3, CGCM2 et ECHAM4 (Hamatan, 2001), ces trois modèles semblent unanimes sur les tendances à la hausse des températures extrêmes à tous les horizons de référence 2020, 2050 et 2080. Quant aux précipitations, l'ampleur de leur variation dépend du modèle considéré. Ainsi il ressort, des analyses des conditions environnementales A2a des modèles précités (Had CM3, ECHAM4 et CGCM2) une variation de température de 1°C à l'horizon 2020, 1.5°C à l'horizon 2050 et 3°C à l'horizon 2080. Pour ce qui est des précipitations une variation de 5% à l'horizon 2020, 10% à l'horizon 2050 et 20% à l'horizon 2080 pour le modèle Anglais HadCM3 (Tableau 2).

Tableau n°2 : Hypothèses de scénarios synthétiques basés sur les analyses des données des modèles HadCM3, CGCM2, ECHAM4.

Variables	Horizon 2020	Horizon 2050	Horizon 2080	Source
Température	+1.0°C	+1.5°C	+3.0°C	Analyse des modèles HadCm3, CGCM2 et ECHAM4 sur la zone d'étude (PC, Fakara, Tahoua)
Précipitation	+5%	+10%	+20%	Analyse des données du modèle HadCM3

Par ailleurs des scénarios tendanciels, basés sur les données observées furent identifiés au niveau de chaque station de référence. La procédure d'analyse consistait à inter comparer les fréquences des événements pluvieux et leurs quantités, des périodes normales 1941-1970 et 1971-2000 afin de déterminer leur tendance tableau 3.

Projet changement climatique -AGRHYMET 15

Calcul d'indices climatiques

Tableau 3 : Scénarios tendanciels issus de l'analyse comparative des données observées pendant les périodes normales 1941-1970 et 1971-2000

Sites pilotes	Stations	Tendances de la fréquence des évènements (pluies après 1jour sec et pluies après 1jour pluvieux (%)	Tendances de la fréquence des quantités de pluies (pluies après 1jour sec et pluies après 1jour pluvieux (%)
Plateau Central	Ouahigouya	-09	-20
	Kaya	-14	-08
	Koudougou	-22	-14
	Ouagadougou	-11	-08
Fakara	Niamey	-12	-11
	Gaya	+30	-23
Tahoua	Tahoua	-17	+03
	Birni N'konni	-17	+03

> Génération des données selon la chaîne de Markov

Les résultats des tableaux 2 et 3 ci-dessus sont utilisés pour générer des scénarios synthétiques par la méthode de la chaîne de Markov de premier ordre intégrée au logiciel statistique INSTAT.

Après avoir ajusté les paramètres de la chaîne de Markov et défini les probabilités, 4 catégories de variables sont utilisées pour générer les données aux horizons de référence 2020, 2050, 2080.

· f_rd : Probabilité d'avoir un jour pluvieux précédé d'un jour sec

· f_rr : Probabilité d'avoir un jour pluvieux précédé d'un jour humide.

· fmd : Probabilité d'avoir une pluie d'au moins 1mm précédé par jour sec.

· fmr : Probabilité d'avoir une pluie d'au moins 1mm précédé par jour humide.

Pour générer les données des scénarios tendanciels par station de référence, les variables sont configurés comme suit :

-Horizon 2020 : f_rd1= f_rd+ probabilité à la station (3ème colonne tableau 10)

Projet changement climatique -AGRHYMET 16

Calcul d'indices climatiques

f_rr1= f_rr+ probabilité à la station (3ème colonne Tableau 10)

fmd1= fmd+ probabilité à la station (4^ème colonne tableau 10)

fmr1= fmr+ probabilité à la station (4^ème colonne tableau 10)

-Horizon 2050 : f_rd2= f-rd + f_rd1

f_rr2= f_rr + f_rr1

fmd2= fmd + fmd1

fmr2= fmr1

-Horizon 2080 : f_rd3= f_rd + f_rd2

f_rr3= f_rr + f_rr2

fmd3= fmd + fmd2

fmr3= fmr + fmr2

Projet changement climatique -AGRHYMET 17

Calcul d'indices climatiques

V. Résultats et analyses

5.1 Données observées

5.1.1 Variabilité spatio-temporelle de la pluviométrie

Le climat au Sahel est caractérisé par une saison de pluie (de juin à Octobre) et une saison sèche (de novembre à mai). La pluviométrie au Sahel se singularise par une très forte variabilité temporelle et spatiale, avec une tendance à la baisse depuis le milieu des années 1960. On estime le déficit entre 50 et 80% selon les années et les stations, les années 1970, 1973, 1983, 1984 et 2001 ont été particulièrement déficitaires au Sahel.

La variabilité spatiale suit un gradient sud nord. La pluviométrie annuelle est décroissante du Sud au Nord suivant une direction liée au déplacement du FIT.

Sur le plan temporel, cette variabilité est intra annuelle avec une concentration de pluies sur la période allant de Mai à Septembre.

A l'instar des autres localités sahéliennes, le Burkina Faso et le Niger connaissent une pluviosité très variable sur le plan spatio-temporel.

La variabilité peut être mise en exergue par l'utilisation des valeurs standardisées des pluies qui permet de voir les périodes déficitaires et excédentaires.

Ainsi l'analyse historique de la pluviométrie moyenne de 1950 à 2002 sur le site du Plateau Central (Ouagadougou) au Burkina faso et le site de Tahoua au Niger permet de voir une cassure à partir de l'année 1970 qui permet de scinder la série en deux périodes :

> A Ouagadougou (figures 1a, 1b, 1c) une période humide jusqu'à l'année 1970 avec une suite année sèche année humide jusqu'en 1977 et l'autre période sèche jusqu'à l'année 2002 hormis les années humides 1989 et 1991.

Calcul d'indices climatiques

Pluies standardisées

-0,5

-1,5

2,5

0,5

1,5

-1

-2

3

2

0

1

Années

Figure 1a : Evolution des cumuls pluviométriques standardisés 1950 à 2000 à Ouagadougou

Pluies en mm

1200

1000

400

800

600

200

0

Quantité de pluies Nbre de jours pluvieux

années

40

80

70

60

50

30

20

0

10

Nbre de jours pluvieux

Figure 1b : Variation des cumuls pluviométriques et du nombre de jour de pluies à

Ouagadougou

Projet changement climatique -AGRHYMET 18

Projet changement climatique -AGRHYMET 19

Calcul d'indices climatiques

Pluies en mm

1200

1000

400

800

600

200

0

Qté de pluies Normale

Années

Figure 1c: Evolution interannuelle du cumul pluviométrique annuel à Ouagadougou

> A Tahoua (figures 2a, 2b, 2c) : une période pluvieuse jusqu'aux années 1970 avec quelques années déficitaires 51, 60, 63 et l'autre période sèche avec des rares années humides comme 94, 99,98 comme humide.

Pluies standardisées

-0,5

-1,0

-1,5

-2,0

-2,5

2,5

2,0

0,5

0,0

1,5

1,0

Années

Figure 2a: Evolution des cumuls pluviométriques standardisés 1950 à 2002 à Tahoua au

Niger

Projet changement climatique -AGRHYMET 20

Calcul d'indices climatiques

Qté de pluies Nbre de jours pluvieux

Pluies en mm

600 500 400 300 200 100 0

Années

60

50

40

30

20

10

Nbre de jours pluvieux

0

Figure 2b : Evolution interannuelle de nombre de jours pluvieux et des cumuls
pluviométriques à Tahoua au Niger

pluies en mm

400

600

500

300

200

100

0

Quantité de pluies Normale 50-02

Années

Figure 2c: Evolution interannuelle du cumul pluviométrique annuel à Tahoua au Niger

En réalité depuis l'année 1970 s'est amorcée une succession d'année humide, année sèche avec une tendance à la baisse du cumul pluviométrique qui a connu son paroxysme à partir de l'année 1982. S'agissant du nombre de jour de pluies, nous remarquons qu'il est proportionnel

Projet changement climatique -AGRHYMET 21

Calcul d'indices climatiques

à la quantité de pluies recueillies. Les années de sécheresse correspondent aux années ou y a eu moins de jours de pluie (figure 2b).

5.1.2 Variabilité spatio-temporelle de la température

La température moyenne annuelle du globe a augmenté de l'ordre de 0.6°C au 20^ème siècle avec de fortes disparités régional (Source : Climatic Research Unit, University of East Anglia, Royaume Uni, 2005).

On note deux périodes de fort réchauffement (figure 3) : 1938 à 1966 et 1978 à 2004 et une période de refroidissement due, semble t il aux énormes quantités d'aérosols émis dans l'atmosphère en relation avec la forte croissance économique après la seconde guerre mondiale.

Figure 3 : variation de la température moyenne annuelle mondiale (par rapport à la normale

1961-1990)

Au Sahel, la situation n'est guère différente. La variation de la température est perceptible dans certaines localités du Niger et du Burkina Faso (figure 4 et 5). Les températures maximales dans ces régions, atteignent chaque année plus de 45°C en saison sèche.

Projet changement climatique -AGRHYMET 22

Calcul d'indices climatiques

Variation en °C

1950

-0,5

-1,5

0,5

1,5

-1

0

1

1953 1955 1957 1960 1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1981 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998

Années

Figure 4a : Variation de la température minimale interannuelle par rapport à la normale à

Ouagadougou

Variation en °C

-0,2

-0,4

-0,6

-0,8

0,8

0,6

0,4

0,2

0

1

Années

Figure 4b : Variation de la température maximale interannuelle par rapport à la normale à

Ouagadougou

Les figures 4a et 4b décrivent l'évolution de la température annuelle durant les cinquante dernières années à Ouagadougou aéroport. Nous remarquons que la température a évolué en dent de scie jusqu'aux années quatre vingt dix avant d'observer une nette augmentation à

Projet changement climatique -AGRHYMET 23

Calcul d'indices climatiques

partir de 1995 qui va de 0.3 à 1.3°C (figure 4a) pour la température minimale et de 0.1 à 0.9 pour la température maximale ( figure 4b).

An Niger dans la région de Tahoua, cette variation suit la même allure pour les températures minimales et maximales (figure 5a et 5b). On observe globalement mis à part les années 1977 et 1982, une hausse des températures à partir des années 1968 jusqu'aux années 1990 de l'ordre de 0.5 à 1 °C. (figure5b).

Variation en °C

-0,5

-1,5

-2,5

0,5

1,5

-1

-2

2

0

1

Années

Figure 5a : Variation de la température minimale interannuelle par rapport à la normale à

Tahoua au Niger

variation en °C

1950

-1

-1

-2

2

0

2

1

1

1952 1954 1956 1958 1960 1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992

Années

Figure 5b : Variation de la température maximale interannuelle par rapport à la normale à

Tahoua au Niger

Projet changement climatique -AGRHYMET 24

Calcul d'indices climatiques

5.1.3 Fréquences des températures maximales observées

La température est un des paramètres climatiques les plus importants. La vie n'est possible qu'entre certaines limites de température. Les fonctions normales des végétaux : germination, croissance, floraison, maturation etc... et le déroulement normal de la vie animale ne s'effectuent qu'entre certaines limites thermiques. Le champ de ces variations est extrêmement intéressant à connaître. Ces renseignements nous permettent de savoir si certains points critiques pour la vie ont été ou non atteints ou dépassé.

La fréquence de ces températures extrêmes aux différents seuils peut avoir des conséquences sur le développement des plantes et affecter les rendements finaux. Le tableau 4 donne la fréquence des températures maximales observées (supérieure à 35°C, 38°C, 40°C et 45°C).

Tableau 4 : Fréquence (en nombre de jour/mois en moyenne) des températures maximales

observées

Zone	Mois	T=35°C	T=38°C	T=40°C		T=45°C	Fakara (Kollo) 1950-1980
Avril	29	27	23	0
	29	25	17	0
	22	11	5	0
	10	2	0	0		Tahoua 1950-1993
Avril	28	25	21	0
	29	27	22	0
	26	18	10	0
	16	18	0	0		Plateau Central (Ouahigouya) 1950-1999
Avril	29	26	20	0
	29	25	18	0
	23	12	4	0
	10	1	0	0

Projet changement climatique -AGRHYMET 25

Calcul d'indices climatiques

Ces résultats nous indiquent que dans toutes les trois zones d'études les températures maximales ne dépassent guère 45 °C pendant la période d'avril à juillet. Dans la zone de Fakara, nous avons en juin, 22 jours avec des températures 2 35°C, 11jours 2 38°C, et seulement 5 jours 2 40°C contre respectivement 26, 18 et 10 à Tahoua et 23, 12 et 4 au plateau Central.

5.1.4 Fréquence des pluies maximales observées

Le tableau 5 nous donne la fréquence des pluies maximales supérieures à 20 et à 50 mm. Ainsi les pluies supérieures à 50 mm sont pratiquement rares pendant la période d'avril à juillet tandis que les pluies supérieures à 20mm se concentrent pendant la période de juin et juillet sur les trois sites.

Tableau 5 : Fréquence (en nombre de jour/mois en moyenne) des pluies maximales

Zone	Mois	Pluie > 20mm		Pluie > 50mm	Fakara (Niamey) 1961-2000
Avril	0	0
	0	0
	1	0
	3	0		Tahoua (1950-2002)
Avril	0	0
	0	0
	1	0
	0	0		Plateau Central (1950-2002) Juillet
Avril	0	0
	1	0
	2	0
	3	1

Projet changement climatique -AGRHYMET 26

Calcul d'indices climatiques

5.1.5 Les séquences sèches observées

Les résultats du tableau 6 montrent que les séquences sèches les plus longues pendant la période allant de Avril à Août dans la plupart des cas sont supérieures à 3jours. Environ 70% des années ont des séquences sèches les plus longues inférieures ou égales à 7 jours en juin et juillet au plateau central, contre environ 50% dans la fakara et environ 30% à tahoua.

Tableau 6 : Probabilité d'avoir des séquences sèches dans les différents sites pilotes

Plateau central (1950-2002)	Mois	Pr=3	Pr=5	Pr=7		Pr=10
	0.083	0.145	0.416	0.729
	0.0625	0.312	0.5833	0.833
	0.1489	0.5106	0.7872	0.95744
	0.17	0.4042	0.72340	0.9148
	0	0.30	0.5	0.6304		Fakara (1961-2002)
Avril	0	0.125	0.4	0.725
	0.075	0.375	0.65	0.825
	0.125	0.4	0.55	0.8
	0.025	0.25	0.45	0.625
	0	0	0.125	0.175		Tahoua (1950-2002)
Avril	0.0033	0.333	0.666	0.733
	0.0033	0.16	0.466	0.7
	0	0.266	0.4	0.566
	0	0	0.166	0.2330
	0	0	0	0.00033

Projet changement climatique -AGRHYMET 27

Calcul d'indices climatiques

5.2 Sorties du modèle de circulation Général (GCM)

A partir des sorties du Modèle Anglais HadCm3 un certain nombre d'indicateurs climatiques ont été calculés à l'horizon 2020 sur les différents sites du projet. Il s'agit du nombre de jours pluvieux avec pluie = 1mm , la quantité totale des pluies tombée, du nombre de jours secs maxi, du nombre maximum de pluies moyennes pendant trois jours consécutifs et de l'intensité totale sur le nombre de jours pluvieux.

Les résultats de ces calculs sont présentés dans le tableau ci après pour l'horizon 2020. Tableau 7 : Valeurs de différents indices climatiques sur la zone du Faraka

		Valeurs d'indices pour le Fakara à l'horizon 2020						Scénarios
Mois		Nombre Jour pluvieux	Quantité Pluies cumulées (mm)	Nombre de jour sec Maxi	Pluies pendant 3 jours consécutifs (mm)	Intensité sur le nombre de jours pluies (mm/jour)	A2a
Avril		19.6	116.8	4.8	36.64	5.964
		23.8	154.12	3.2	34.82	6.47
		22.4	140.1	3	31.18	6.232
		21.6	188.2	2.6	57.92	8.65
		20	165.22	4.8	39.68	8.824	B2a
Avril		23	138.18	4.8	35.34	6.006
		23	193.74	4	62.24	8.412
		21.8	153.78	3	41.54	7.204
		23	177.94	2.8	38.68	7.852
		20.2	174.92	2.4	48.4	8.694

Tableau 8 : Valeurs de différents indices climatiques sur la zone du Plateau Central

		Valeurs d'indices pour le Plateau Central à l'horizon 2020						Scénarios
Mois		Nombre Jour pluvieux	Quantité Pluies cumulées (mm)	Nombre de jour sec Maxi	Pluies pendant 3 jours consécutifs (mm)	Intensité sur le nombre de jours pluvieux (mm/jour)	A2a
Avril		12.2	44.22	7.8	14.6	3.58
		24.2	113.16	3.8	23.38	4.64
		25.2	128.42	1.6	29.32	5.1

Projet changement climatique -AGRHYMET 28

Calcul d'indices climatiques

	Juillet	24.6	179.66	1.4	43.12		7.3
Août	22.44	147.7	2.4	41.28	6.82
Avril	13.8	60.3	8.6	16.08	3.74
Mai	21.4	101.9	5	22.2	4.74		B2a
Juin	21	127.78	5.4	34.42	6
Juillet	25.4	209.06	1.6	52.14	8.28
Août	22.4	173.1	2.8	50.02	7.86

Tableau 9 : Valeurs de différents indices climatiques sur la zone de Tahoua

		Valeurs d'indices pour la zone de Tahoua à l'horizon 2020						Scénarios
Mois		Nombre Jour pluvieux	Quantité Pluies cumulées (mm)	Nombre de jour sec maxi	Pluies pendant 3 jours consécutifs (mm)	Intensité sur le nombre de jours pluvieux (mm/jour)	A2a
Avril		13.4	59.22	10.8	23.56	4.20
		21.8	116.9	4	29.8	5.48
		21	110.28	3.6	33.86	5.17
		19.4	86.54	3	25.58	4.40
		18	94.34	4.8	23.28	5.30	B2a
Avril		14	67.24	8.4	24.08	4.22
		20.2	111.34	6.2	37.16	5.7
		21	123.04	3.6	38.38	5.86
		23.8	132.36	2.8	26.18	5.5
		16.6	77.68	4.4	27.06	4.8

En effet nous remarquons que à l'horizon 2020 dans les trois zones d'études les différents cumuls pluviométriques sont proportionnels au nombre de jours pluvieux (Tableaux 7, 8 et 9). L'occurrence des phénomènes climatiques extrêmes tels que la probabilité d'avoir des séquences sèches supérieures à trois, cinq, sept et 10 jours se présente à l'horizon 2020 dans le tableau 10 pour la période allant du mois d'avril à Août.

Projet changement climatique -AGRHYMET 29

Calcul d'indices climatiques

Environ 90% des années (probabilité de 0.90) auront des séquences sèches les plus longues inférieures à dix jours pour les différents scénarios A2ae et B2a pendant toute la période d'étude sur les trois sites. (Tableau 10).

Tableau 10 : Probabilité d'avoir des séquences sèches mensuelles à l'horizon 2020 dans les

zones d'étude

Plateau Central	Mois	Pr=3		Pr=5		Pr=7			Pr=10
	A2a	B2a	A2a	B2a	A2a	B2a		A2a	B2a
	0.466	0.433	0.6	0.633	0.8	0.7		0.966	0.931
	0.8	0.66	0.866	0.766	0.9	0.9		0.933	0.966
	0.833	0.63	1	0.9	1	1		1	1
	0.7	0.63	0.866	0.866	0.966	0.966		1	0.966
	0.533	0.366	0.766	0.633	0.833	0.833		0.9	0.933	Tahoua
Avril	0.2	0.3	0.4	0.6	0.733	0.666		0.8	0.833
	0.43	0.366	0.8	0.7	0.9	0.866		0.93	1
	0.40	0.366	0.733	0.66	0.9	0.866		1	1
	0.20	0.133	0.633	0.53	0.866	0.63		0.933	0.766
	0.033	0.233	0.5	0.6	0.833	0.73		0.93	0.766	Fakara
Avril	0.433	0.433	0.533	0.6	0.8	0.8		0.933	0.9
	0.7	0.533	0.866	0.866	0.9	0.866		0.933	0.93
	0.833	0.9	1	0.966	1	1		1	1
	0.633	0.7	0.833	0.8	0.966	0.966		1	1
	0.566	0.366	0.733	0.566	0.833	0.76		0.83	0.83

Au niveau de la zone de Tahoua (Tableau 10), plus de 80% des années auront des séquences sèches les plus longues inférieures à 7 jours dont 90% en mai, 86% en juillet et 83% en Août 90% en septembre pour le scénarios A2a et respectivement 86%, 63%, et 73% pour le modèle B2a.

Calcul d'indices climatiques

Dans la zone du Plateau Central (Tableau 10), plus de 70% des années auront des séquences sèches les plus longues inférieures à 5 jours, dont 90% en juin et 86% en juillet et 83% en août pour la modèle A2a.

· Calcul du début et fin de saison à base des données générées par la chaîne de Markov

Les résultats générés par la chaîne de Markov ont été utilisés par la suite pour le calcul de début moyen et fin moyenne probable de saison à l'horizon 2020, 2050 et 2080 à travers les trois sites du projet pilote (Tableau 11). Un certain nombre de critères ont été fixés pour le démarrage de la saison de pluies. Ainsi on considère comme début de saison, le premier jour à partir du 1^er avril lorsqu'on enregistre plus de 20 mm en un ou deux jours avec un seuil de pluie de 0,85. Le critère pour la fin de la saison des pluies est fondé sur le bilan hydrique. On considère qu'à partir du 1^er septembre lorsque le bilan hydrique (la somme des apports et des pertes) est inférieur ou égal à 0.05 que l'hivernage est terminé. Pour le bilan hydrique, une capacité de rétention maximale en eau du sol de 60mm/m de sols a été retenue et des pertes en eau par évaporation de 5 mm/jour en moyenne.

Tableau 11: Début et longueur générés suivant la chaîne de Markov à l'horizon 2020, 2050 et 2080 par rapport à la période 1961-1990

Génération suivant la chaîne de Markov

Horizon 2080

début

28 juin

05 juin

17 juin

02 juin

26 juin

05 juin

24 juin

début

06 juil

15 juin

04 juil

17 juin

05 juil

28 juin

long

78

99

80

106

83

93

73

Sites pilotes

Stations

Plateau Central

Ouahigouya

Kaya

Koudougou

Ouaga

début

29 juin

07 juin

09 juin

27 mai

5 juin

Niamey

Fakara

Tahoua

Gaya

Birni Nkonni

5 juin

24 juin

16 juin

24 mai

05 juin

76

105

105

long

101

100

105

131

107

80

86

Horizon 2020

Horizon 2050

Normale 1961-1990

début

14mai

14mai

14mai

14mai

139

139

139

long

139

long

84

60

86

61

70

63

Le tableau 11 nous donne le début et la longueur de la saison aux différents horizons dans les trois sites. Nous remarquons que, le début de la saison se situerait entre la fin du mois mai et

Projet changement climatique -AGRHYMET 30

Projet changement climatique -AGRHYMET 31

Calcul d'indices climatiques

la fin du mois de juin et la longueur de la saison varierait entre 61 jours et 105 jours aux différents horizons. Ainsi nous allons probablement assister dans les années à venir à un décalage sensible de la date de début de saison par rapport à la normale 1961-1990 (exemple du fakara figure 6 ), ce qui entraînerait une réduction considérable de la longueur de la saison pluvieuse ( exemple du fakara figure 7)

Date moyenne de début en Jour

julien

180

160

140

120

100

40

80

60

20

0

Evolution inter annuelle des dates de début de la saison pluvieuse à l'horizon 2020 dans le fakara

Années

A2a

B2a

début moy 61-90

Figure 6: variation interannuelle de dates de début de saison à l'horizon 2020 par rapport à la
normale 61-90 dans le Fakara

Longueur en nombre des jours

300

250

200

150

100

50

0

2010

2012

2014

2016 2018 2020 2022

2024

2026

2028

2030

2032

2034

2036

2038

Evolution inter annuelle de la longueur moyenne de la saison pluvieuse à l'horizon 2020 dans le Fakara

Années

A2a

B2a

long 61-90

Figure7: variation interannuelle de longueur de saison à l'horizon 2020 par rapport à la
normale 61-90 dans la Fakara

Projet changement climatique -AGRHYMET 32

Calcul d'indices climatiques

VI. Conclusion

Les changements climatiques à l'échelle régionale notamment les hausses de température, ont déjà des répercussions sur certains systèmes physiques et biologiques dans de nombreuses régions du globe. Les systèmes naturels et humains sont vulnérables à l'évolution du climat en raison de leur capacité d'adaptation limitée. Cette vulnérabilité varie selon l'emplacement géographique, le moment considéré et les conditions sociales, économiques et environnementales. Certains phénomènes météorologiques extrêmes devraient augmenter en fréquence ou en intensité en raison du réchauffement climatique ainsi que leurs incidences : pertes en vies humaines, souffrances et dommages matériels.

La pluviométrie au niveau des différents sites étudiés se singularise par une très forte variabilité temporelle et spatiale avec une tendance à la baisse depuis le milieu des années 1960. Ainsi deux périodes sont à distinguées : une période humide (1950 à 1970) et une période sèche (1970 à 2000). La fréquence des événements extrêmes est peu perceptible dans ces régions. Néanmoins on déplore parfois des sécheresses liées à l'absence des pluies et des inondations par endroit.

Pour ce qui est des sorties des modèles, l'ampleur de la variation des précipitations dépend du modèle considéré et du lieu ou on se trouve. Quant à la température, les modèles sont tous unanimes sur les tendances à la hausse des températures extrêmes à tous les horizons de référence (2020, 2050, 2080).

Les débuts des saisons connaîtront un léger décalage par rapport à la normale 1961-1990 ce qui a pour conséquence la diminution de la longueur de la saison. Ainsi pour des questions d'adaptation, des recherches doivent être entreprises pour la recherche des semis qui s'adapte mieux à cette situation.

Projet changement climatique -AGRHYMET 33

Calcul d'indices climatiques

VII. Références bibliographiques

[1] NAKICENOVIC, N., J. Alcamo, G. Davis, B. de Vries,

Scénarios d'émissions. Rapport spécial du Groupe de travail III du GIEC. Cambridge University Press, Cambridge (Royaume- Uni) et New York (NY, Etats-Unis d'Amérique), 599 pages.

[2] INSTAT+ CLIMATIC GUIDE Roger Stern, Joan knock, Derk Rijks, Ian Dale

august 2002

[3] Bénoit SARR, 1995 Climat et agriculture en Afrique tropicale : le cas de la riziculture dans les espaces aménagés du bassin du fleuve Sénégal pour l'obtention du Doctorat Université de Bourgogne (Dijon)

[4] Gordon et al, 2000

[5] GIEC, 1996: Climate Change 1995: The Science of Climate Change. Contribution du Groupe de travail I au deuxième rapport d'évaluation du GIEC. [J.T. Houghton, L.G. Meira Filho, B.A. Callander, N. Harris, A. Kattenberg et K. Maskell (directeurs de publication)]. Cambridge University Press, Cambridge (Royaume-Uni) et New York (NY, Etats-Unis d'Amérique), 572 pages.

[6] http://www.greenfacts.org/fr/dossiers/changement-climatique/ - 19k - 21 fév 2006

[7] Hamatan, novembre 2004 : Validation des sorties pluviométriques mensuelles des modèles de circulation générale (GCMs) au Sahel p 13

[8] Programme des Nations Unies pour l'environnement, 1995 : Global Biodiversity Assessment [Heywood, V.H. et R.T. Watson (directeurs de publication)]. Cambridge University Press, Cambridge (Royaume-Uni) et New York (NY, Etats- Unis d'Amérique), 1140 pages.