Abs127 Article
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Abs127 Article
Gaston Liénou1, Gil Mahé2, Jean Emmanuel Paturel2, Eric Servat 2, Daniel Sighomnou3, Luc
Sigha-Nkamdjou4
Résumé
Des données de pluie et de débit ont été collectées et mises à jour en zone équatoriale
l’application de tests statistiques de détection de rupture, l’analyse a porté sur des totaux
mensuel, saisonnier et annuel. Les résultats montrent que les valeurs annuelles de pluies et de
débits ont diminué lors des phases aigues de la sécheresse (1972-1973 et 1983-1984). La
variabilité climatique la plus significative résulte de la modification des pluies des « saisons
sèches » qui, à long terme, induisent une tendance à un changement du cycle hydrologique
février) crée un déficit hydrique plus important qui entraîne une baisse des coefficients
pluviométrie correspondante a peu varié, tient probablement au fait que les pluies de la
« saison sèche » d’été (juillet et août) sont plus élevées depuis quelques décennies, ce qui
Mots clés : climat équatorial, changement climatique, sud Cameroun, séries chronologiques
Introduction
1
Les conséquences souvent tragiques de la baisse persistante de la pluviométrie et des
écoulements, sur les économies des pays en développement en Afrique de l’Ouest et Centrale
justifient l'intérêt constant porté sur l'analyse des changements climatiques. Même dans les
régions équatoriales dites "humides", la sécheresse se fait ressentir, avec cependant un léger
décalage dans le temps. La sécheresse constatée en Afrique humide, dont le climat est
soudano-sahélien (Olivry et al., 1993 ; Bricquet et al., 1997 ; Servat et al., 1999 ; Mahé et al.,
2001). Quelques études hydrologiques (Wesselink et al., 1995 ; Laraque et al., 1998) ont
porté essentiellement sur le bassin du fleuve Congo qui n’est cependant pas caractéristique de
Cette zone équatoriale est un milieu hydrologiquement très contrasté (Mahé, 1993),
comparativement aux zones sahéliennes, avec une grande variabilité spatiale des
précipitations. Celle-ci est liée à la complexité du système océan-atmosphère qui génère les
précipitations, complexité due à sa position à cheval sur les deux hémisphères. Pour ces
En Afrique centrale équatoriale, des auteurs (Mahé et al., 1990 ; Bigot et al., 1998) ont
signalé des fluctuations des crues et des fréquences de pluviosité dont les manifestations les
Nous proposons une étude complète des variations des pluies et des écoulements sur trois
que la variabilité la plus importante est enregistrée durant les « saisons sèches » (hiver et été
boréal) et que cette variabilité constitue un signal déterminant de l’évolution des écoulements
2
Présentation de la zone d’étude, des données et des méthodes
Cette étude porte sur le plateau sud-camerounais, entre 2 et 4 degrés Nord, à la bordure
septentrionale du grand massif forestier de la cuvette congolaise. Cette région est drainée par
un ensemble de fleuves côtiers comme la Kienké (1435 km² à Kribi), le Nyong (13555 km² à
Par sa position près de l’équateur, le régime climatique équatorial y est régit essentiellement
par la mousson atlantique qui s’engouffre dans le golfe de Guinée, entraînant un renforcement
des précipitations sur la côte (figure 1). Les précipitations annuelles y dépassent fréquemment
3000 mm mais diminuent rapidement vers l’Est. Cette diminution est due à l’altération du flux
de mousson sur le continent qui est renforcée par l’effet restrictif de quelques massifs
rupture (corrélation sur le rang et test de Pettitt, (Lubes et al., 1994)), l’analyse a porté sur des
totaux pluviométriques, des débits et des coefficients d'écoulements, à différent pas de temps :
Les pluies moyennes mensuelles sont calculées sur chaque bassin versant et pour chaque mois
Les données de débit n’ont pas pu être entièrement complétées à partir de 1988, malgré des
L’étude pluviométrique couvre la période 1950-2000 alors que l’étude des écoulements est
3
Le profil des précipitations mensuelles est directement lié aux migrations de la Zone de
annuelles en quatre saisons, caractéristiques du climat équatorial. Les périodes de mars à juin
des pluies avec le maximum principal vers octobre. Les deux saisons des pluies contribuent
Sur les 51 années de la série étudiée, la première « saison sèche » (juillet à août) n’enregistre
pas de mois sans pluies, à l’inverse de son homologue d’hiver (décembre à février) qui,
Les deux « saisons sèches » constituent des phases originales du cycle climatique annuel en
permanent des pluies par la mousson (Suchel, 1987) mais qui sont renforcées par le recyclage
Les comparaisons ont porté sur des séries chronologiques de totaux pluviométriques annuels
Sur l’ensemble des trois bassins, l'évolution des précipitations annuelles et des 2 saisons des
pluies montre une tendance très modérée à la diminution entre les 2 décennies 1950 et 1960 et
les suivantes, en accord avec les observations faites à l’échelle régionale. Cependant les tests
ne révèlent aucune modification statistiquement significative. Pour les cinq décennies de 1950
à 1990, les écarts par rapport à la moyenne 1950-2000 sont faibles et atteignent rarement 10%
4
Les quantités précipitées durant les « saisons sèches » (d’été et d’hiver boréaux) ont varié à
partir de la décennie 1970 et, de façon plus accentuée, depuis la décennie 1980. Pendant les
décennies 1950 et 1960, les cumuls des précipitations présentent des fluctuations, traduisant
l'irrégularité interannuelle. Entre 1972 et 1981, les pluies de la « saison sèche » d’été
connaissent une rupture statistiquement significative se traduisant par une hausse des totaux
pluviométriques. C’est le phénomène inverse que l’on observe sur la « saison sèche » d’hiver
où les totaux pluviométriques diminuent nettement entre 1975 et 1978 (figure 2).
La modification la plus notable s’observe sur le Ntem : avant 1970, la « saison sèche » d’hiver
était plus pluvieuse que celle d’été ; à partir de 1972-1976, c’est l’inverse.
Sur le Nyong et la Kienké, alors que les totaux pluviométriques saisonniers étaient
L’augmentation relative des moyennes des précipitations de la « saison sèche » d’été, de part
et d’autre de la rupture détectée, atteint 40% sur le Nyong et 62% sur le Ntem. Sur le bassin
de la Kienké, les précipitations ont triplé entre la décennie 1950 et la décennie 1990, passant
en moyenne de 250 mm à 750 mm, avec des totaux saisonniers très importants durant les
rupture détectée, atteint 36% sur la Kienké, 41% sur le Ntem et 48% sur le Nyong.
Ce phénomène est en phase avec les résultats obtenus par Ouedraogo (2001) qui font ressortir
dans les zones humides de l’Afrique de l’ouest une augmentation des pluies de la saison sèche
(mois d’août), parfois supérieure à 80%. Mais ce qui différencie ces 2 zones concerne les
5
totaux annuels et saisonniers des saisons des pluies : en Afrique Centrale, ces caractéristiques
n’ont guère évolué alors qu’en Afrique de l’ouest, les totaux annuels ont baissé
significativement, jusqu'à 30% en moyenne (Olivry et al., 1993 ; Bricquet et al., 1997 ; Servat
et al., 1999).
Les régimes hydrologiques des cours d’eaux équatoriaux sont principalement caractérisés à
partir de critères climatologiques. Le schéma des régimes équatoriaux est le suivant : une
grande saison sèche pendant l’hiver boréal, une première saison de hautes-eaux, une petite
saison sèche, une seconde saison de hautes-eaux. Parfois, la petite saison sèche disparaît,
Les variables étudiées sont les débits moyens annuels, saisonniers et mensuels, des
Les écarts à la moyenne interannuelle des modules annuels révèlent des fluctuations plus ou
moins importantes (tableau 3) mais les différents tests statistiques de détection de tendance et
de rupture ne révèlent pas de modification significative dans les chroniques des débits annuels
sauf pour le bassin du Ntem où on note une diminution de l’ordre de 20% autour de l’année
1970. Ces résultats sur les modules annuels sont bien en phase avec ceux obtenus sur les
précipitations annuelles.
En revanche, on constate de façon générale pour les trois bassins versants, que la diminution
des débits saisonniers de printemps (mars à juin) est importante, alors que les débits
saisonniers d’automne (septembre à novembre) ont parfois modérément augmenté (tableau 3).
significatif dans les séries de débits de printemps, survenu entre 1970 et 1975, tandis que
celles d’automne n’ont pas changé. Les débits ne sont pas continus pour la décennie 1990,
6
mais les séquences pour lesquelles nous disposons des données s’inscrivent dans cette même
Comparaison des résultats obtenus sur les écoulements des bassins camerounais avec
ceux obtenus par d’autres auteurs sur des bassins versants gabonais et congolais
Les variabilités décrites pour trois rivières au sud du Cameroun montrent de grandes
similitudes avec d’autres résultats obtenus en région équatoriale, (figure 4), qui mettent en
évidence une évolution différente des crues de printemps et d’automne et une sensibilité
l’Ogooué à Lambaréné et de son affluent l’Ivindo à Makokou (Mahé et al., 1990) ; bassin
versant du Kouilou à Sounda (Bricquet et al., 1997). Ces auteurs notent qu’à partir de 1980, la
crue de printemps diminue de façon significative par rapport à la crue d’automne qui ne varie
guère. Sur l’Ogooué, l’écart entre les débits maximums journaliers des crues de printemps et
ceux des crues d’automne est passé d’environ 1000 m3.s-1 pendant la décennie 1950, à 2000
m3.s-1 au cours de la décennie 1970 puis à 3000 m3 .s-1 à la fin de la décennie 1980.
Cet amoindrissement de la crue de printemps pour les bassins gabonais est relié aux
ZCIT, corroborées par les anomalies de températures de surface océanique et les upwellings
équatoriaux (Mahé et Citeau, 1993). Ces phénomènes induiraient une modification dans la
répartition des pluies mensuelles de printemps, qui se traduit par une augmentation des pluies
de début de saison et une diminution des pluies de fin de saison, conduisant à un équilibrage
des totaux mensuels tout au long de la saison, au lieu d’observer un maximum vers la fin de la
Synthèse
7
De façon quasi générale sur les trois bassins au sud du Cameroun, la variabilité des pluies et
des écoulements présente quelques aspects particuliers : d'une part, la diminution intense des
sèche" d’été et, d'autre part une baisse des écoulements pendant la saison des pluies de
printemps s'opposant à une augmentation des écoulements pendant la saison des pluies
d’automne.
L’évolution opposée à la baisse des débits de printemps et à la hausse des débits d’automne,
ces saisons se révèle très instructive. A partir de la fin des années 1970 et du début des années
1980, les coefficients d’écoulements augmentent en automne alors que ceux de printemps
diminuent (figure 5). L’application du test de Pettit aux chroniques des coefficients
d’écoulement révèle une rupture intervenue entre 1970 et 1975. Ces résultats ne sont pas en
phase avec ceux obtenus sur la pluviométrie saisonnière et nous pousserait à conclure à une
écoulements des deux saisons humides en climat équatorial central, constaté au sud-
Cameroun, au Gabon et au Congo. Mais il semble que les modifications du régime des
précipitations, notamment celles des deux « saisons sèches », ont eu un impact prépondérant.
On peut admettre que si la baisse des précipitations de la « saison sèche » d’hiver entraîne un
déficit de l’humidité du sol plus important qu’auparavant, les précipitations de la saison des
pluies qui suit compensent ce déficit avant de générer un ruissellement. Cela entraîne donc
« saison sèche » d’été maintient une humidité du sol importante qui favorise le ruissellement.
8
Cette hypothèse de l’influence de la variabilité des pluies de « saisons sèches » sur les
écoulements est d’autant mieux vérifiée que le phénomène est plus marqué au début de
chaque saison des pluies. La comparaison des écarts par rapport à la moyenne interannuelle
des débits mensuels montre qu’à partir de la décennie 1970, les mois de début de la crue de
printemps sont plus déficitaires que les mois de fin de crue, et inversement, en ce qui
Conclusion
de la « saison sèche » d’été ont augmenté, alors que les cumuls annuels n’ont pas
statistiquement varié. Ces changements ont eu des répercussions sur le régimes des cours
d’eau, qui ont évolué vers une diminution des écoulements de la « saison des pluies » de
Alors qu’en zone sahélienne, la décennie 1990 marque une légère reprise de la pluviométrie
(Paturel et al., 2002, L’Hote et al., 2002, 2003 ; Ardoin et al., 2003), les modifications du
écarts observés entre les totaux pluviométriques des saisons sèches d'hiver et d'été sont les
L’abondance des précipitations et des écoulements en résultant dans les zones humides
équatoriales masque cette variabilité des régimes. Pourtant, à long terme, elle est déterminante
dans l’évolution floristique et faunistique des forêts équatoriales. Malgré la constance de leur
9
et/ou mutations d’espèces du fait de la sélection et/ou de l’adaptation aux nouvelles conditions
climatiques.
Références
Ardoin, S., Lubès-Niel, E., Servat, E., Dezetter, A., Boyer J.F. (2003) analyse de la
Bigot, S., Moron, V., Melice, J.L., Servat, E., Paturel, J.E. (1998) Fluctuations
Ressources Variability in Africa during the XXth Century (ed. E. Servat, D. Hugues,
Bricquet, J.P., Bamba, F., Mahé, G., Touré, M., Olivry, J.C. (1997) Evolution récente des
ressources en eau de l'Afrique Atlantique. Revue des sciences de l'eau (3), 321-337.
Laraque, A., Orange, D., Maziezoula, B., Olivry, J.C. (1998) Origine des variations de débits
Africa during the Xxth century (ed. E. Servat, D. Hughes, J.M. Fritsch, M. Hulme), 171-
Lubès, H., Masson, J. M., Servat, E., Paturel, J. E., Kouame, B., Boyer, J. F. (1994)
Caractérisation des fluctuations dans une série chronologique par applications de tests
Mahé, G., Lerique, J., Olivry, J.C. (1990) Le fleuve Ogooue au Gabon. Reconstitution des
Mahé, G., (1993) Les écoulements fluviaux sur la façade atlantique de l'Afrique. Etude des
10
hydroclimatiques moyennes et extrêmes. ORSTOM, eds. Coll. Etudes et Thèses, Paris,
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Mahé, G., L’Hôte, Y., Olivry, J.C., Wotling, G. (2001) Trends and Discontinuities in
Regional Rainfall of West and Central Africa - 1951 1989. Hydrological Sciences-
Olivry, J. C., Bricquet, J.P., Mahé, G. (1993) Vers un appauvrissement durable des ressources
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Paturel, J.E., Koukponou, P., Ouattara, F., L’Aour, A., Mahé, G., Cres, F.N. (2002)
Servat, E., Paturel, J.E., Lubes-Niel, H., Kouame, B., Masson J.M., Travaglio, M., Marieu, B.
Suchel, J.B. (1987) Les climats du Cameroun. Thèse doctorat d’état, université de Bordeaux III.
France.
Wesselink, A.J., Orange, D., Feizoure, C.T., Randriamiarisoa, (1995) Les régimes
11
(République Centraficaine). In : L’hydrologie tropicale : géoscience et outil pour le
12
Figures :
Figure 2 : Evolution de la pluviométrie des « saisons sèches » sur les bassins du Ntem, Nyong
et Kienké.
Figure 3 : Evolution des modules saisonniers des crues de printemps et d'automne sur les
Ivindo à Makokou et Ogooué à Lambaréné (Mahé et al., 1990) ; Kouikou à Sounda (Bricquet
et al., 1997) ; Nyong à Mbalmayo, Ntem à Ngoazik et Kienke à Kribi (cette étude).
Figure 5 : Evolution des coefficients d’écoulements des crues de printemps et d’automne les
13
Tableaux :
Tableau 2 : Moyennes décennales des précipitations annuelles, et des saisons des pluies, et
écarts par rapport à la moyenne interannuelle sur quelques bassins versants au sud du
Cameroun.
Tableau 3 : Moyennes décennales des débits annuels, et des des saisons des pluies, et écarts
par rapport à la moyenne interannuelle sur quelques bassins versants au sud du Cameroun.
Tableau 4 : Ecart par rapport à la moyenne interannuelle des débits mensuels de quelques
14
800 0
600 100
Q (m .s )
P (mm)
3 -1
200
1 50 0
400
300
200 400
00 0 500
40 000
5 Mars Juil Nove
7000
1600
9000
ng
Nyo
"
250 0
200 200 " 1500 0
Q (m .s )
3 -1
P (mm)
N te m
-1
300
0 1000 600
Mars Juil Nove 400
300 500
2500
3000
2000
1 80 0
0 600
Mars Juil Nove
fig 1
15
2eme "saison sèche"
1ère "saison sèche" Nyong
400
Pluie (mm)
200
0
1950 1960 1970 1980 1990 2000
Ntem
300
Pluie (mm)
200
100
0
1950 1960 1970 1980 1990 2000
Kienke
1600
1200
Pluie (mm)
800
400
0
1950 1960 1970 1980 1990 2000
Fig.2
16
Automne boréal
Nyong
400 printemps boréal
Q (m3.s-1) 200
0
1950 1960 1970 1980 1990 2000
Ntem
600
Q (m3.s-1)
400
200
0
1952 1957 1962 1967 1972 1977 1982 1987 1992
Kienke
120
100
Q (m3.s-1)
80
60
40
20
1954 1964 1974 1984
fig. 3
17
400 Nyong
Automne
300
Q (m .s )
-1
200
3
100
Printemps
0
1950 1970 1990
Kienké
Automne
aga
San
120
ng 600 Automne
Q (m .s )
Nyo
-1
80
Q (m .s )
3
-1
400
40
3
Printemps Kienké
0 200
1955 1965 1975 1985 1995 Ntem Ntem Printemps
0
1950 1960 1970 1980 1990
do
vin
I
2000 Ivindo Automne
11000 Ogooué
1600
Q m3.s -1
3 -1
Og
1200
Q m .s
oo
800
ué
7000
Printemps
400
N' 1955 1961 1967 1973 1979
go
3000 un
ié
1930
1940
1950
1960
1970
1980
Débit en m3.s-1
ga
Kouilo u
an
400
Ny
300
o
200 ong
C
100
Année Calendaire
Fig. 4
18
Automne Nyong
Printemps
Ke (%) 30
20
10
0
1950 1960 1970 1980 1990 2000
Ntem
25
Ke (%)
15
5
1953 1958 1963 1968 1973 1978 1983 1988
Kienke
50
Ke (%)
30
10
1954 1959 1964 1969 1974 1979 1984 1989
Fig. 5
19
Tableau 1 :
20
Tableau 2 :
Bassin versant pluie Annuelle Ecart à la pluie de printemps, Ecart à la pluie d’automne, Ecart à la
décennie
(mm) moyenne (%) mamj (mm) moyenne (%) son (mm) moyenne (%)
1950 1559,3 -2,2 677,1 3,9 650,6 -0,2
1960 1677,6 5,2 674,4 3,5 686,2 5,2
Nyong 1970 1573,6 -1,3 657,9 0,9 626,5 -3,9
1980 1572,2 -1,4 629,7 -3,4 646,6 -0,8
1990 1592,3 -0,2 619,7 -4,9 650,6 -0,2
1950 2989,0 8,3 1141,0 14,0 1260,2 10,9
1960 2814,0 2,0 1025,5 2,4 1237,1 8,9
Kienké 1970 2648,3 -4,0 975,2 -2,6 1165,4 2,6
1980 2464.4 -10,7 868,7 -13,2 1013,0 -10,8
1990 2878.4 4,3 995,7 -0,5 1003,8 -11,6
1950 1567,2 -1,7 672,6 0,3 681,0 0,5
1960 1699,1 6,6 712,5 6,2 737,2 8,8
Ntem 1970 1563,2 -1,9 670,4 -0,1 661,7 -2,3
1980 1595,0 0,1 669,5 -0,2 669,8 -1,1
1990 1545,4 -3,0 628,8 -6,3 636,9 -6,0
21
Tableau 3 :
débit de débit
Bassin versant décennie Module annuel Ecart à la Ecart à la Ecart à la
printemps, d’automne, son
(m3.s-1) moyenne (%) moyenne (%) moyenne (%)
mamj (m3.s-1) (m3.s-1)
1950 144,3 -2,3 103,3 7,4 229,6 -10,7
1960 165,6 12,1 110,4 14,8 276,8 7,7
22
Tableau 4 :
printemps automne
Bassin
décennie mars avril mai juin septembre octobre novevembre
versant
1950 19,4 11,9 4,4 11,1 -25,1 -13,3 -3,2
23