¹Romaric OGOUWALE, ²Blaise DONOU, ³Maman Sani ISSA

INTRODUCTION

L’augmentation de la concentration des gaz à effet de serre dans l’atmosphère induite par les activités humaines aboutit aujourd’hui à un large consensus pour évoquer l’idée d’un changement climatique. Les scénarii prédictifs d’ici à 2100 attestent d’un accroissement moyen de la température de surface oscillant entre 1,8°C et 4°C (GIEC, 2007, p. 16). Les sécheresses sont de ce fait devenues plus intenses de mêmes que les précipitations (pluies) ces 03 dernières décennies dans un grand nombre de pays africains au sud du Sahara. Pour M. Hulme (2001, p. 20), en Afrique Occidentale, les précipitations ont augmenté au cours des 10 dernières années par rapport aux longues années de sécheresse de la période allant des années 1960 à 1990 ; une période pendant laquelle les hauteurs de pluies moyennes avaient diminué jusqu’à 30 %. Selon A. Cazenave (2008, p. 67), il convient de s’inquiéter davantage de la récurrence d’événements hydroclimatiques extrêmes dans le cadre de la mise en œuvre de stratégies d’adaptation au changement climatique. En se référant à la baisse des ressources en eau, certaines communautés rurales occupent les zones inondables pour la production agricole. Pour R. Frécaut et P. Pagney (1983, p. 89), les événements hydroclimatiques extrêmes se caractérisent soit par des sécheresses qui se traduisent souvent par des baisses périodiques des eaux (d’un cours d’eau), soit par des averses génératrices de fortes crues dans ces plaines inondables déjà occupées par les producteurs. Les aléas occasionnés par les crues et les dégâts liés aux inondations dans les bassins versants contribuent à amplifier les problèmes des populations. Selon G. E. Soro (2008, p. 398) les inondations résultant des pluies extrêmes créent annuellement d’importantes nuisances aux populations installées dans les zones inondables.

La vulnérabilité des populations aux risques hydroclimatiques au Bénin est liée aux fortes pluies, aux inondations, aux sécheresses, à l’érosion côtière et aux phénomènes épidémiques (la poliomyélite antérieure aiguë, la méningite cérébro-spinale, le choléra, la rougeole, la fièvre jaune, la shigellose, et les autres fièvres hémorragiques). Cette situation de faiblesse est accentuée par des facteurs socioéconomiques et environnementaux, en particulier la grande dépendance de l’agriculture à la pluviométrie (V. S. H. Totin, 2010, p. 98). Pour cet auteur, le Bénin a connu entre 1999 et 2010, cinq épisodes majeurs d’inondation, dont les plus importants sont ceux de 1999, 2009 et 2010. Ils sont généralement dus aux crues et débordements des fleuves Ouémé, Mono, Couffo, lacs Nokoué et Ahémé, mais aussi à la défaillance des systèmes de drainage des eaux pluviales (E. Amoussou et al., 2008, p.73). De plus, il faut remarquer qu’en plus des effets pervers de la forte anthropisation des écosystèmes naturels, notamment la perte de la biodiversité, les risques hydroclimatiques constituent l’une des principales calamités naturelles liées aux évènements climatiques extrêmes (S. Amoussou, 2005, p. 68). Le bassin inférieur du fleuve Ouémé est situé entre les latitudes 6°35’ et 7°40’ nord et les longitudes 2°40’ et 2°55’ est (figure 1). Il est localisé dans le littoral béninois caractérisé par un climat subéquatorial avec l’alternance de deux saisons pluvieuses et deux saisons sèches sur une superficie d’environ 4.000 km2 . Le bassin inférieur du fleuve Ouémé fait partie intégrante de la vallée de l’Ouémé qui est présentée comme deuxième plus riche après la vallée du Nil pour ses potentialités. De plus, dans le bassin, il se pratique trois campagnes agricoles (deux pluviales et une de contre saison), contre deux pour les autres régions du sud Bénin, faisant du bassin un véritable grenier agricole.

2. Démarche méthodologique

2.1. Stations météorologiques et reconstitution des données manquantes

Les données de dix stations météorologiques (1951-2019) du Réseau Pluviométrique National (RPN) situées dans le bassin inférieur du fleuve Ouémé ont été utilisées. De même, le fonctionnement hydrologique du bassin inférieur du fleuve Ouémé étant fortement influencé par les apports d’eau du bassin supérieur du fleuve, les données de quelques stations situées de ce dernier ont été également utilisées. Le test d’homogénéité a permis d’analyser les variances des données de quatre stations. Celles qui ont des variances qui s’écartent de la médiane ont été éliminées. La formule du test de Levene (1960, p. 278) est la suivante :

Avec : g= variable dépendante (hauteurs de pluies) ; nij= une observation quelconque i du groupe j ; N = taille de l’échantillon ; nj= effectif du groupe j ; g= nombre de groupes ; zij est la médiane du groupe j ; z j = moyenne des zij pour chaque groupe j ;z= moyenne générale des zij. Les stations installées dans le bassin ou dans ses secteurs limitrophes sont réparties telles que présentées sur la figure 2.

Les stations qui offrent le meilleur compromis sont basées sur les écarts absolus à la médiane de chaque groupe, et est nommée test W’ de Brown-Forsythe par G. Saporta (1974, p. 18). L’application du test d’homogénéité de Levene a nécessité l’utilisation d’un logiciel de statistique. Pour obtenir des résultats plus fiables, les séries qui présentent moins de 5 % de lacunes (Allada, Bassila, Niaouli, Porto-Novo et Toffo) ont été comblées après homogénéisation au moyen de la technique de régression linéaire entre deux stations voisines (Niaouli pour Allada et Toffo).

2.2. Méthodes de traitement des données et d’analyse des résultats

2.2.1 Analyse fréquentielle de la variation des extrêmes hydroclimatiques

L’analyse fréquentielle a permis de caractériser l’ampleur des hauteurs de pluie maximales enregistrées afin d’en définir les probabilités d’occurrence (P. Meylan et I. Musy, 1999, 16 p.). Cette méthode repose sur la définition et la mise en œuvre d’un modèle fréquentiel qui est une équation décrivant le comportement statistique d’une série statistique. Ce modèle décrit la probabilité d’apparition d’un événement de valeur donnée (G. Auliac1995, p. 178 ; R. Houndakinnou2005, p. 43 ; T. B. Donou, 2009, p. 65 et p. 68). Les diverses étapes de l’analyse fréquentielle sont présentées par la figure 1.

Figure 1 : Principales étapes de l’analyse fréquentielle Source : Meylan et Musy (1999) et Donou (2009) Pour constituer la série des hauteurs maximales de pluies, la méthode utilisée par R. Houndakinnou (2005, p. 35), puis par T. B. Donou (2009, p. 52), a été adoptée. Dans le cadre de cette recherche, la série annuelle de ces dernières représente les hauteurs de pluies les plus élevées qui ont été enregistrées en 24 heures et pour chaque année de la période 1951-2019. La valeur minimale de ce paramètre climatique obtenue est de 30 mm. La phase suivante a consisté à étudier les caractéristiques statistiques des séries et à vérifier si elles possèdent les qualités requises pour la détermination de leur fonction de distribution. Ainsi, le test de stationnarité de Kendall et celui d’indépendance de Wald-Wolfowitz ont été utilisés (M. Haché et al., 1999, p. 219). Les courbes Intensité-Durée-Fréquence (IDF) sont réalisées à partir d’une fonction mathématique d’interpolation en se fondant sur les diagrammes Hauteur Durée Fréquence (HDF), (C. Puech et D. Chabi-Gonni, 1984, p. 203), tel que présenté par la figure 2.

Figure 2 : Diagramme Hauteur Durée Fréquence (HDF)

Source : C. Puech et D. Chabi-Gonni, 1984, p. 203

La formule de Montana dont la fonction caractéristique des courbes IDF est du type : I (t, T) = a(T)𝑡 𝑏(𝑇) a été utilisé. Où I est l’intensité de pluies en mm/minute, t la durée en minute, et a et b sont deux coefficients de la courbe qui dépendent de la période de retour T de 1 an, 2 ans, 5 ans, 10 ans et 20 ans.

2.2.2. Détermination de la relation pluies / débits de crue

L’analyse de la relation entre les extrêmes pluviométriques et hydrologiques a été faite en appliquant les tests de corrélation. Cette analyse a été possible grâce à l’utilisation du coefficient de corrélation linéaire de Bravais-Pearson qui a permis de détecter la présence d’une relation linéaire entre les précipitations (P) et les débits de crue (Q). Cette relation s’écrit par la formule mathématique suivante :

2.2.3. Simulation de l’évolution future des extrêmes hydroclimatiques

Les perturbations climatiques de ces dernières années caractérisées par l’augmentation accélérée de la température moyenne sont attribuées à l’augmentation de la quantité des gaz à effet de serre dans l’atmosphère (A. Cazenave, 2008, p. 33). Ainsi, les inquiétudes soulevées par ces perturbations climatiques ont conduit au développement de scénarii de l’évolution des activités anthropiques (N. Nakicenovic et R. Swart, 2000, p. 125 ; E. Ogouwalé, 2006, p. 213 ; R. Ogouwalé, 2013, p. 146) pour estimer la variation future du climat à l’aide des modèles. Les données hydrologiques ont été projetées à l’horizon 2050 en tenant compte de leur évolution sur la période d’analyse 1951-2019 et de la situation pluviométrique dans le bassin au même horizon suivant les scénarii A1B et B1. Cette détermination a été possible grâce à l’utilisation de la formule relationnelle pluies-débit établie par Puech et Chabi-Gonni (1984, p. 146) avec l’équation mathématique Q (m3 /s) = C.I(m/s)*A(m2 ) où Q est le débit maximal à l’exutoire, C le coefficient de ruissellement du bassin I l’intensité de pluies et A la superficie du bassin en m2 .

L’analyse de la distribution des valeurs a été faite par l’application des tests statistiques de normalité (C. M. Jarque et A. K. Bera, 1987, p. 166). Pour ce faire, les données extraites des scénarii A1B et B1 ont été soumises à ces tests statistiques sus-évoqués. La démarche utilisée par les auteurs de ces tests statistiques de normalité étant la même, l’hypothèse nulle (H0) est que l’évolution des données suit une loi normale, l’hypothèse alternative (H1), étant le contraire de H0. Les tests sont réalisés à partir d’un niveau de signification de 5 %, donc alpha = 0,05. Après la détermination du test, la p-value est comparée au niveau de signification alpha. Si pvalue est inférieure à alpha = 0,05, alors l’hypothèse nulle H0 est rejetée, et il faut retenir l’hypothèse alternative H1.

3. Résultats et analyse

3.1. Fréquence journalière des événements pluvieux extrêmes

La fréquence d’apparition des hauteurs maximales journalières de pluies dans le bassin inférieur du fleuve Ouémé présente plusieurs caractéristiques. Les graphiques de la figure 3 présentent la fréquence d’apparition des hauteurs maximales journalières de pluies.

Ces graphiques révèlent que, dans la plupart des stations du bassin, les pluies extrêmes varient entre 30 et 250 mm en 24 heures. La fréquence d’occurrence des minima (30 mm) varie entre 2 et 10 % pour toutes les stations. Quant aux maxima (250 mm en 24 heures), leur fréquence varie entre 2,5 et 4 %. En effet, par définition, les événements extrêmes sont ceux dont la fréquence d’occurrence ne dépasse pas 2 % (Auliac, 1995, p.134).

3.2. Fréquence journalière des débits maximaux

Le milieu d’étude est caractérisé par plusieurs paramètres climatiques. La fréquence d’occurrence des débits maximaux journaliers dans le bassin inférieur du fleuve Ouémé à la station de Bonou est représentée par la figure 4.

La figure 6 montre que de 1951 à 2019, ces débits ont varié entre 100 et 1600 m3 /s. Ceux de 1100 m3 /s enregistrent les fréquences les plus élevées (15 %). Par aileurs, le débit de seuil de crue de l’Ouémé à Bonou est de 1000 m3 /s (T. B. Donou, 2009 p. 67). Ce qui signifie que les crues ont une forte occurrence dans le bassin inférieur du fleuve Ouémé et donc sur la période d’analyse. Les fréquences étant le mode d’apparition des événements pluvio-hydrologiques extrêmes sur la période d’analyse, il importe d’évaluer leur tendance sur la même période.

3.3. Analyse prospective des extrêmes hydroclimatiques dans le bassin

3.3.1. Tendance des hauteurs maximales de pluies journalières

Les hauteurs de pluies du milieu d’étude connaissent de nombreuses variations en fonction de nombreux facteurs. La tendance de celles-ci sur la série d’analyse est présentée à la carte 3.

Carte 3 : Fréquence des hauteurs maximales de pluies journalières entre les sous série 1951-1970, 1971-1990 et 1991-2019 dans le bassin inférieur du fleuve Ouémé

Sur la base des informations de la figure 7 et des sous-séries pluviométriques (1951-1970 ;1971- 1990 ;1991-2010) de la zone d’étude, une différenciation est notée au niveau de la fréquence des différentes données. Ainsi, les hauteurs de pluiessupérieures ou égales à 70 mm enregistrent des fréquences d’apparition de plus de 60 % au niveau de toutes les stations du bassin de 1951 à 1970. Celles inférieures à la valeur indiquée ont des fréquences variantes entre 15 et 40 %, signe durant 1951-1970, le bassin inférieur du fleuve Ouémé a été plus marqué par des extrêmes maximaux en 24 heures. Pour 1971-1990, la fréquence des hauteurs de pluies supérieure à 70 mm est plus contrastée. En effet, la tendance fréquentielle de ces dernières est de 85 % et 70 % respectivement au niveau des stations de Porto-Novo et d’Adjohoun ; elle est de 60 % à Pobè et à Sakété ; les autres stations enregistrent des fréquences qui varient entre 50 et 35 %. Au total, dans le bassin inférieur du fleuve Ouémé, les hauteurs de pluie supérieures ou égales à 70 mm en 24 heures, susceptibles d’avoir un impact sur les ressources agricoles sont marquées par une variation de leur fréquence d’apparition. Cette dernière est généralement très élevée sur la série d’analyse et d’une sous série à une autre. Entre les deux dernières sous séries, elles ont globalement connu une hausse de leur fréquence entre 5 et 15 % d’une station à un autre. Cette tendance présage d’une augmentation future de cette fréquence.

3.3.2. Fréquence des hauteurs de pluies maximales à l’horizon 2050

La fréquence des hauteurs de pluies maximales à l’horizon 2050 dans le milieu d’étude connait des variations. Celle-ci est présentée sur la carte 4.

Carte 4 : Fréquence des hauteurs de pluies maximales à l’horizon 2050 selon les scénarii A1B et B1

A l’horizon 2050 et selon les informations traduites par la figure 8, les hauteurs de pluies supérieures ou égales à 70 mm en 24 heures connaitront une augmentation de leur fréquence, mais de façon sectorielle. En effet, les accroissements fréquentiels de ces dernières seront significatifs (11 % et 19 % selon respectivement A1B et B1) à Bonou, (2 % au niveau de B1) à Bohicon puis (13 % et 22 % selon respectivement A1B et B1) à Niaouli. Par contre, dans les secteurs méridionaux du bassin, il est noté une légère baisse de la fréquence à l’horizon 2050, quel que soit le scénario. C’est le cas de la station de Porto-Novo où une régression de 7 % sous AIB et 4 % sous B1 sera constatée. Le tableau 1 présente la variation des pluies exceptionnelles dans le bassin (station de Bohicon) de 1951 à 2019.

Le tableau 2 indique que sur la période 1951-2019, le bassin a connu des pluies exceptionnelles de hauteurs variant entre 99 et 128 mm de pluies au bout de quelques heures par jour. La journée la plus intense a été celle du 22 août 2000 où 128,5 mm de pluies sont précipités en 3 heures 25 mn. Cette situation est confirmée par les populations enquêtées qui ont estimé ces périodes comme celles où les pluies ont été très intenses.

Le tableau 3 indique que sur la période 2019-2046, le bassin a connu des pluies exceptionnelles de hauteurs variant entre 99 et 196 mm de pluies au bout de quelques heures par jour. La journée la plus intense sera celle du 10 juin 2029 où 196 mm de pluies seront précipités en neuf heures. Ce tableau montre la variation des pluies exceptionnelles dans le bassin période 2011-2050 selon le scénario B1.

Les tableaux 3 et 4 montrent que ce soit sous les scénarii A1B ou B1, les pluies exceptionnelles observées sur la période 1951-2010 se manifesteront davantage à l’horizon 2050. De même, ces dernières se concentreront sur les mois de juin et juillet avec quelques différences d’une année à l’autre, période de développement des cultures dans le bassin. Les deux scénarii prévoient les mois de juin 2026, 2029, 2035 et 2049 comme ceux où se manifesteront les pluies de forte intensité. Mais, selon le scénario A1B, ces pluies seront plus intenses au cours de ce mois que ce que prévoit le scénario B1.

3.3.3. Tendance des extrêmes hydrologiques

Les crues surviennent dans le bassin du fleuve Ouémé d’une année à une autre. La tendance des extrêmes hydrologiques a été présentée par l’analyse des débits de crues à travers la figure 4.

La figure 4 indique que les crues surviennent dans le bassin d’une année à une autre au bout de 10 jours d’accumulation des eaux ruisselées. Cette situation se justifie par le fait que les débits caractéristiques des crues de 10 jours sont supérieurs à ceux de 20 jours. De même, ces débits sont respectivement à 2 % et 2,9 % moins élevés que les débits maximaux enregistrés à la station au cours de l’année. Les années 1963, 1968, 1988, 1991 et 2010 ont enregistré les plus importants débits. En effet, avec des valeurs de crues de 1280, 1129, 1000 et 1045 m3 /s en 10 jours, ces années ont été celles où le bassin a été plus inondé. De plus, ces dernières ont été sur le plan pluviométrique les plus humides que ce soit dans le bassin inférieur du fleuve Ouémé que dans sa partie supérieure. Ainsi, les années pluviométriques humides sont caractérisées par d’importants débits caractéristiques de crues (figure 5).

L’analyse de l’évolution des débits confirme le régime monogénique des crues résultant essentiellement de l’ abondance des pluies, lesquelles affectent l’ensemble du bassin du fleuve Ouémé. Les débits de crue dans le bassin à la station de Bonou sont pratiquement nuls de décembre à avril, une période de saison sèche dans le bassin. Au cours des mois de mai à novembre, les débits sont très élevés avec des pics en septembre et octobre. Septembre 1968 a enregistré le plus important débit de la période d’analyse. La figure 5 montre qu’en deçà de 3 m3 /s en 10 jours, le fleuve Ouémé à Bonou est en étiage. De même, au cours des années humides en dehors de l’année 2010 où avec 6 m3 /s le fleuve était déjà en étiage, les écoulements sont pratiquement nuls.

4. Discussion

Ce travail a révélé que les pluies extrêmes dans le bassin inférieur de l’Ouémé varient entre 30 et 250 mm en 24 heures. La fréquence d’occurrence des minima (30 mm) varie entre 2 et 10 % pour toutes les stations. Les valeurs extrêmes maximales du bassin ayant une fréquence d’occurrence supérieure à 2, il s’en suit qu’il y a une augmentation significative de 1,5 % de cette fréquence. Par ailleurs, les hauteurs de pluies de 70 mm dans le bassin sont les plus fréquentes dans la plupart des stations du milieu d’étude. Selon Houndakinou (2005, p.45), audelà de 50 mm de pluie journalière et en fonction de la topographie du terrain (pente > 2 %), il est remarqué sur les terres de barre à de forts ruissellements pouvant emporter les semis et ou détruire les cultures au champ par inondation. Les pluies maximales dans le bassin sont donc marquées par une forte fréquence sur la période d’analyse. Cette forte fréquence des pluies maximales est en partie responsable de l’augmentation des débits maximaux du bassin. Ces derniers ont varié entre 100 et 1600 m3 /s. De même, les débits de 1100 m3 /s enregistrent les fréquences les plus élevées (15 %). Dès lors, le débit de seuil de crue de l’Ouémé à Bonou est de 1000 m3 /s (T. B. Donou, 2009, p. 67). Ce qui signifie que les crues ont une forte occurrence dans le bassin inférieur du fleuve Ouémé. Ainsi, comme les pluies extrêmes, les crues ont sur la période d’analyse, une forte fréquence. Cette dernière étant le mode d’apparition des événements pluvio-hydrologiques extrêmes sur la période d’analyse. A l’horizon 2050 et selon les résultats obtenus, les hauteurs de pluies supérieures ou égales à 70 mm en 24 heures connaitront une augmentation de leur fréquence, mais de façon sectorielle. En effet, les accroissements fréquentiels de ces dernières seront significatifs (11 % et 19 % selon respectivement A1B et B1) à Bonou (2 % d’après B1) à Bohicon (13 % et 22 % respectivement A1B et B1) à Niaouli. Par contre, à certains endroits du bassin, il est noté une légère baisse de la fréquenRéférences Bibliographiquesce à l’horizon 2050 quel que soit le scénario. C’est le cas de la station de Porto-Novo où une diminution de 7 % sous AIB et 4 % sous B1 est constatée. Ce changement des fréquences futures peut s’expliquer par plusieurs facteurs notamment une augmentation de la température de la surface marine (H. Paethet et A. Hense, 2004, p. 187). Ce qui constitue un élément de singularité pluviométrique susceptible d’apporter quelques modifications au climat local. Selon le GIEC (2007, p. 12), les modèles associés au scénario A1B prédisent une hausse moyenne des températures annuelles de surface de la mer qui pourrait atteindre 2,2 à 5,1°C d’ici la fin du 21ème siècle. La probabilité d’un réchauffement marin compris entre 3 et 4°C est estimée à 50 %. En effet, avec des débits de crues de 1280, 1129, 1000 et 1045 m3 /s en 10 jours, les années 1963, 1968, 1988, 1991 et 2010 ont été celles où le bassin a été plus inondé. De plus, ces dernières ont été sur le plan pluviométrique les plus humides que ce soit dans le bassin inférieur du fleuve Ouémé que dans sa partie supérieure.

Cette situation a eu des répercussions sur les débits du fleuve et donc sur les crues. Ces résultats sont similaires à ceux obtenus par A. Lequien (2003, p. 85). En effet, les auteurs supra-cités ont démontré qu’en Afrique de l’Ouest, le cumul de déficits de pluies engendre une baisse importante des apports en eaux. Cet état de chose a de répercussions sur les régimes hydrologiques annuels moyens caractérisés par des pointes de crues moins fortes et écourtées, des étiages plus rapides et sévères.

Conclusion

Le bassin inférieur du fleuve Ouémé regorge d’importantes potentialités agricoles et soumis à une forte variation des extrêmes pluviométriques et hydrologiques. Les résultats des différentes analyses ont montré qu’au cours de la période 1951-2019, la variation climatique est marquée par une augmentation de la fréquence des extrêmes aux échelles temporelles (journalières et annuelle). Au niveau annuel, la pluviométrie moyenne du bassin a connu une légère baisse, avec un coefficient de régression de -1,49. Les années déficitaires ont été globalement plus importantes que celles excédentaires. De même, il a été constaté une succession des hauteurs de pluie entre le bassin inférieur et supérieur au cours de certaines années. Au niveau journalier dans le bassin inférieur du fleuve Ouémé, les hauteurs de pluies supérieures ou égales à 70 mm en 24 heures, ont globalement connu une hausse de leur fréquence entre 5 et 15 % d’une station à une autre entre les sous périodes 1971-1990 et 1990-2019. Cette forte fréquence des pluies maximales est en partie responsable de l’augmentation de celle des débits de crues dans le bassin. Cette situation impacte fortement les extrêmes hydrologiques. Ce qui constitue un risque de perte de production agricole dans le bassin.

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Auteur(s)

¹Romaric OGOUWALE, ²Blaise DONOU, ³Maman Sani ISSA

¹Université d’Abomey-Calavi, ogou25@yahoo.fr

²Université d’Abomey-Calavi

³Université d’Abomey-Calavi

Droit d’auteur

EDUCI

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  Les cultures vivrières à l’épreuve de la Covid-19 dans le département de Ferkessédougou au nord de la Côte d’Ivoire.