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65 Hydrologie, climat et biogéochimie du bassin du Congo : une base pour l’aven

65 Hydrologie, climat et biogéochimie du bassin du Congo : une base pour l’avenir, Monographie géophysique 269, première edition, version française. Édité par Raphael M. Tshimanga, Guy D. Moukandi N’kaya, et Douglas Alsdorf. © 2022 Union Géophysique Américaine. Publié en 2022 par John Wiley & Sons, Inc. DOI:10.1002/9781119842125.ch05 5 Comprendre l’influence de la variabilité climatique sur l’hydrologie des eaux de surface dans le bassin du Congo Christopher E. Ndehedehe1, Vagner G. Ferreira2, Augusto Getirana3,4, et Nathan O. Agutu5 1 Institut australien des rivières, et École de l’environnement et des sciences, Université Griffith, Nathan, Australie 2 École des sciences de la terre et de l’ingénierie, Université de Hohai, Nanjing, Chine 3 Laboratoire des sciences hydrologiques, NASA Goddard centre de vol spatial, Greenbelt, Maryland, États-Unis 4 Société internationale des applications scientifiques, Reston, Virginie, États-Unis 5 École de génie civil, environnemental et géospatial, Université « Jomo Kenyatta » d’agriculture et de technologie, Juja, Kenya RÉSUMÉ Il est nécessaire de comprendre les impacts du climat sur l’hydrologie des eaux de surface pour prévoir les con- séquences et les implications sur les habitats d’eau douce, les actifs écologiques et les fonctions des zones humides. Bien que le Bassin du Congo soit considéré comme une région riche en eau douce, largement caractérisée par de nombreuses ressources en eau à l’instar du Bassin de l’Amazone, les récits récents de sécheresses dans le bassin indiquent que même les régions les plus humides du monde peuvent être affectées par les sécheresses et leurs impacts. Compte tenu de la rareté et de la disponibilité limitée des données hydrologiques dans la région, les observations de GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) sont combinées avec des modèles et des données SPEI (standardized precipitation evapotranspiration index) pour étudier la probabilité de tels impacts sur l’hydrologie des eaux de surface du Bassin du Congo. En intégrant l’analyse multivariée avec la régression par machine à vecteur de support (SVMR), cette étude fournit quelques points saillants sur les caractéristiques (intensité et variabilité) des événements de sécheresse et le stockage d’eau terrestre (TWS) dérivé de GRACE et l’influence du climat global sur le débit du fleuve Congo. La section sud du bassin montre une variabilité consi- dérable dans les modèles spatiaux et temporels du SPEI et les sécheresses extrêmes sur le Bassin du Congo sem- blent avoir persisté avec une couverture de plus de 40 % en 1994. Cependant, on observe une baisse considérable de l’intensité des sécheresses depuis 2007, ce qui coïncide avec des périodes de fortes anomalies positives du débit (c’est- à- dire 2007- 010). La TWS dérivé par GRACE sur le Bassin du Congo est déterminé par les fluctuations annuelles des précipitations (r = 0.81 avec un décalage de phase de trois mois) et par les fortes variations interan- nuelles du débit des rivières (r = 0.88, α = 0.05). D’une manière générale, les résultats montrent que les variations des eaux de surface (issues des jauges et des modèles) du Bassin du Congo sont une composante clé de la colonne d’eau de GRACE. Les sorties du schéma SVMR indiquent que le climat global à travers les anomalies de tem- pérature de surface de la mer des océans Atlantique (r = 0.79, α = 0.05), Pacifique (r = 0.79, α = 0.05) et Indien (r = 0.74, α = 0.05) sont associés aux fluctuations du débit du fleuve Congo, et ils confirment l’importance de l’influence climatique sur l’hydrologie des eaux de surface du Bassin du Congo. 66 HYDROLOGIE, CLIMAT ET BIOGÉOCHIMIE DU BASSIN DU CONGO 5.1. INTRODUCTION La connaissance de l’influence du climat mondial sur les évolutions de la sécheresse et la disponibilité de l’eau douce est essentielle pour l’atténuation des risques de sécheresse et pour l’évaluation des impacts en cascade des sécheresses sur les réserves hydrologiques et sur l’agriculture (par exemple, Agutu et al., 2019; Ndehedehe et al., 2019; Thomas et al., 2017). Les épisodes de sécher- esse deviennent de plus en plus complexes en raison des effets combinés du changement climatique/de la variabil- ité climatique non atténués, des facteurs humains perçus et d’autres facteurs non climatiques tels que l’interférence du prélèvement d’eau dans les réservoirs souterrains avec le processus de propagation des caractéristiques et de l’intensité de la sécheresse (par exemple, Kubiak- Wójcicka & Bąk, 2018; Ndehedehe, 2019; Ndehedehe et al., 2020a; Thomas et al., 2017; Van Loon et al., 2016). Il est donc nécessaire de comprendre les impacts du climat sur l’hydrologie des eaux de surface pour prévoir les con- séquences et les implications sur plusieurs habitats d’eau douce, les actifs écologiques et les fonctions des zones humides telles que le stockage des eaux de crue, le sou- lagement de la sécheresse pour la faune, la fourniture d’abris pour les poissons et le soutien de la biodiversité aquatique, entre autres (par exemple, Chen et al., 2014; Gidley, 2009; Ozesmi & Bauer, 2002; Tockner et al., 2010). En outre, la concurrence accrue pour l’eau douce, comme c’est maintenant le cas dans certaines régions semi- arides d’Afrique, sont quelques défis qui ont été associés à ses ressources en eau hautement limitées et par- tagées, qui sont considérablement variables dans le temps et l’espace (par exemple, Freitas, 2013; Ndehedehe, 2019 ; Okewu et al., 2019). La forte variabilité de l’eau douce dans ces régions, à laquelle s’ajoute un partage trans- frontalier considérable et disproportionné de l’eau en raison de l’augmentation de la demande en eau douce, crée une propension aux tensions et aux rivalités interéta- tiques. Ces conditions peuvent néanmoins être amplifiées par des épisodes de sécheresse extrêmes et prolongés, aug- mentant ainsi la vulnérabilité des agro- communautés rurales à la pauvreté et à la famine. Alors qu’un large éventail d’impacts socio- écologiques est imminent pen- dant de telles périodes, même les populations éloignées qui dépendent indirectement des ressources en eau de l’Afrique pourraient être soumises à des impacts de grande portée d’une eau douce limitée causée par une sécheresse extrême (FAO, 2016; Ndehedehe, 2019). En outre, les impacts de la variabilité et/ou du change- ment climatique sur l’agriculture et la disponibilité de l’eau douce créent plusieurs risques et défis clés pour la production d’hydroélectricité, la sécurité de l’eau et un large éventail de services écosystémiques (voir, par exemple, Agutu et al., 2017; Cenacchi, 2014; Ferreira et al., 2018; Hall et al., 2014; Ndehedehe et al., 2018a ; Schroth et al., 2016; Shiferaw et al., 2014; Spinoni et al., 2014; Van Loon et al., 2017). En effet, la myriade de rapports scientifiques récents sur les sécheresses et les impacts de la variabilité climatique dans la sous- région africaine (par exemple, Agutu et al., 2017, 2019; Epule et al., 2014; Hua et al., 2016; Ndehedehe et al., 2019; Nkiaka et al., 2017) ne font que renforcer la notion d’influence continue du climat mondial sur le continent. Bien que le Bassin du Congo soit considéré comme une région riche en eau douce, largement carac- térisée par de nombreuses ressources en eau dans la similitude du Bassin de l’Amazone, les récits récents de sécheresses dans le bassin (par exemple, Hua et al., 2016 ; Ndehedehe et al., 2019; Zhou et al., 2014) sont des indications que même les régions les plus humides du monde peuvent être affectées par des sécheresses extrêmes et ses impacts. Par exemple, les impacts des sécheresses prolongées et fréquentes sur les systèmes de forêts tropicales humides congolaises auront des changements de composition et de structure sur la forêt congolaise (Zhou et al., 2014). Conformément à la nécessité d’évaluer le changement global de l’eau douce, des études hydrologiques pion- nières sur le Bassin du Congo ont trouvé des déclins dans le stockage d’eau terrestre (TWS) dérivé de de l’expérience de récupération de la gravité et du climat (GRACE, Tapley et al., 2004), tandis que d’autres rapports ont sou- ligné les caractéristiques hydrologiques clés et le caractère unique de l’hydrologie et de l’hydrodynamique des eaux de surface du Bassin du Congo (par ex., Alsdorf et al., 2016; Becker et al., 2018; Conway et al., 2009; Crowley et al., 2006; Lee et al., 2014; Ndehedehe et al., 2018b; O’Loughlin et al., 2013). Bien que les événe- ments hydroclimatiques extrêmes en Afrique soient généralement dominés par la variabilité naturelle et d’autres processus importants de variabilité interannuelle (Anyah et al., 2018; Bahaga et al., 2019; Ndehedehe et al., 2019; Nicholson et al., 2018), à partir d’une approche multi- satellites, l’hydrologie des eaux de surface du Bassin du Congo est influencée par des indices de vari- abilité océanique tels que l’oscillation australe El- Niño (ENSO) (Becker et al., 2018; Ndehedehe et al., 2018b). Cependant, les changements récents dans le stockage de l’eau terrestre dans certaines parties du Bassin du Congo ont été liés à la déforestation (Ahmed & Wiese, 2019). Alors que certains rapports sur les tendances négatives des TWS sur le Bassin du Congo convergent, une per- spective plus large des interactions entre les eaux de sur- face et les sécheresses pourrait permettre de mieux comprendre les implications des événements extrêmes (sécheresses, inondations) sur la biodiversité et les atouts hydro- écologiques du Bassin du Congo. Les rivières tropicales fournissent uploads/Geographie/ hydrologie-climat-et-biog-ochimie-du-bassin-du-congo-2022-tshimanga-comprendre-l-influence-de-la-variabilit.pdf