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EC2CO Écosphère Continentale et Côtière ACTION SUR PROJET Appel d'offres 2011 – Dossier scientifique Dynamique des réservoirs souterrains en zone soudanienne de socle (Bénin) Porteur du projet : L. Séguis, HydroSciences Montpellier Laboratoires associés : Institut de Physique du Globe de Strasbourg LTHE, Grenoble 1. Mots-clefs : Zone non saturée, Nappe, Socle, Évapotranspiration, Cycle de l'eau, climat soudanien 2. Contexte du projet de recherche : questions posées, connaissances acquises : Située dans la bande intertropicale, l'Afrique de l'Ouest présente un climat de mousson caractérisée par une grande variabilité.
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Publié le : mercredi 28 mars 2012
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3. Objectif général et questions de recherche traitées : 2 Le site méso-échelle de la Haute Vallée de l’Ouémé (14 600 km ) est le site de suivi long terme du cycle hydrologique en zone humide du Système d’Observation Amma-Catch (www.amma-catch.org). La haute vallée
2. Contexte du projet de recherche : questions posées, connaissances acquises : Située dans la bande intertropicale, l’Afrique de l’Ouest présente un climat de mousson caractérisée par une grande variabilité. Les populations sont dépendantes de la mousson à travers l’agriculture essentiellement pluviale et les ressources en eau (de surface et souterraine). Les ressources en eau souterraines sont de plus en plus sollicitées car elles constituent souvent une ressource de choix pour l’alimentation en eau des populations. En effet, ces ressources sont mieux protégées des pollutions de surface, disponibles l’année durant, et leur répartition est souvent plus large que les eaux de surface. En revanche, leur recharge est dépendante de facteurs complexes, dont en premier lieu facteur des précipitations. Si les températures de surface de la mer dans le golfe de Guinée sont des facteurs majeurs qui conditionnent les cycles de la mousson (Coëtlogon et al., 2010), il est également reconnu que la variabilité interannuelle et la variabilité spatiale de la mousson sont affectées par les surfaces continentales. A l’échelle régionale, des relations statistiques ont été mises en évidence entre les pluies au Sahel de l’année n et les pluies de septembre à octobre de l’année n-1 en zone humide (Philippon & Fontaine, 2001). Une explication à cet effet mémoire pourrait être la remobilisation par évapotranspiration des stocks d’eau souterrains en zone humide d’Afrique de l’Ouest. En effet, l’essentiel de ces zones reposent sur un socle métamorphique ou granitique caractérisé par des aquifères, à faible profondeur, susceptibles d’être atteint par les racines des arbres.  Étudier la dynamique des réserves souterraines (nappe et zone non saturée) de la zone humide en relation avec la végétation et l’évapotranspiration apparaît donc de première importance pour appréhender les rétroactions du continent sur la mousson. En zone sahélienne, les écoulements principalement générés par du ruissellement hortonien contrôlé par les états de surface ont augmenté malgré les périodes de sécheresse du demi-siècle passé Ce constat est maintenant considéré comme général au Sahel à la fois dans les zones exoréiques (Mahé & Paturel, 2009) mais aussi dans les zones endoréiques (Gardelle et al., 2009 ; Leblanc et al., 2008). La péjoration des états de surface suite à l’action de l’homme (mise en culture) ou des sécheresses (diminution du couvert végétal) a renforcé le ruissellement. Au contraire, les cours d’eau d’Afrique de l’ouest humide (y compris ceux traversant ensuite le Sahel comme le fleuve Niger ou le Sénégal) ont vu leurs écoulements s’effondrer (-50 à -70%) depuis les années 1970 (Descroix et al., 2009). Si ce déficit est en premier lieu attribué à la baisse des précipitations (-20%), les mécanismes intervenant dans l’amplification du signal pluviométrique ne sont pas identifiés. Les études de processus réalisées en zone humide montrent l’importance du drainage souterrain dans les écoulements en rivière  Comprendre la variabilité de la ressource en eau de surface en zone humide passe donc par une meilleure appréhension du fonctionnement des réservoirs souterrains.
1.
Porteur du projet :L. Séguis, HydroSciences Montpellier
Dynamique des réservoirs souterrains en zone soudanienne de socle (Bénin)
Laboratoires associés : Institut de Physique du Globe de Strasbourg LTHE, Grenoble
EC2CO Écosphère Continentale et Côtière ACTIONSURPROJET
Mots-clefs : Zone non saturée, Nappe, Socle, Évapotranspiration, Cycle de l’eau, climat soudanien
Appel d’offres 2011 – Dossier scientifique
repose sur un socle paramétamorphique (Affaton, 1973) constitué de gneiss, micashistes et migmatites. Les formations végétales rencontrées forment un continuum de la forêt claire à des couverts de plus en plus défrichés pour arriver aux zones de culture permanente où de rares arbres sont conservés. Les talwegs sont occupés par des forêts galerie ripicoles. L’observatoire est constitué d’une série de bassins emboîtés dont les plus petits (bassin 2 2 d’Ara (12km ) et bassin de la Donga (586 km ) sont dédiés à l’analyse des processus. A partir des observations réalisées depuis 2003 principalement sur ces 2 bassins, deux types de nappes phréatiques ont été identifiées, des nappes permanentes dans les altérites du socle et des nappes saisonnières très superficielles à dynamique rapide localisées sur certains versants et systématiquement dans des bas-fonds en tête du réseau hydrographique.
0
10 20 m
500 m
Perched groundw ater
Evapotranspiration
Sandy layer with a seasonnal perched groundwater in wetland Clayey lens Piezometric level of the permanent groundwater in the weathered cover Fractured bedrock
Evapotranspiration
Exfiltration of subsurface flow and runoff on saturated areas Bas-fond
Fonctionnement hydrologique d’un drain d’ordre 1 et de son bas-fond. Durant la saison des pluies, l’écoulement de base, principale composante de l’écoulement annuel est fourni par la nappe affleurante dans le bas-fond. La nappe pérenne dans le socle altéré est déconnectée du réseau hydrographique. (d’après Séguis et al., 2010)
L’écoulement généralisé en rivière démarre à l’intensification des précipitations (juillet) pour s’achever origine majoritairement souterraine (Kamagaté et al., 2007). Par caractérisation géochimique, il est établi que cette fraction souterraine de l’écoulement en rivière provient principalement des nappes perchées saisonnières (Séguis et al., soumis). La nappe permanente se recharge directement durant la saison des pluies puis se vidange durant la saison sèche. Bien que sa surface piézométrique suive la topographie, l’absence d’écoulement dans les rivières en saison sèche de l’échelle élémentaire à la méso-échelle tend à exclure une vidange par exfiltration dans le réseau hydrographique ou par drainage profond. Les premières mesures de flux évapotranspiratoires et d’humidité du sol ont montré que les quantités d’eau évaporées en saison sèche mobilisaient des couches profondes du sol (Guyot et al., 2009). Dès lors, l’hypothèse de vidange annuelle de la nappe permanente et des zones non saturées profondes par évapotranspiration est à explorer de façon quantitative.
L’objectif du projet est donc double : ·Comprendre la dynamique des nappes permanentes (et de la zone non saturée sus-jacente) et notamment évaluer la capacité des arbres à prélever dans les horizons profonds ·Comprendre la dynamique des nappes saisonnières affleurantes dans les bas-fonds qui apparaissent conditionner le démarrage et l’arrêt des écoulements généralisés en rivière
4. Etat de l’art succinct Au contraire des zones semi-arides d’Afrique de l’Ouest, les nappes dans les altérites du socle en zone humide sont à faible profondeur et rechargées annuellement. Ces caractéristiques favorables à l’exploitation de leurs ressources expliquent probablement le nombre extrêmement réduit d’études de fonctionnement. Dès 1968, par études piézométriques sur des versants en Côte d’Ivoire, Lelong et Lenoir (1968) expliquaient le décalage entre le début des pluies et la remontée piézométrique par l’importante épaisseur de la zone non saturée. Expérimentalement à partir de profils de sol altéritiques reconstitués, Bazie et al. (1995) montrent que la reprise évapotranspiratoire atteint des horizons profonds sous climat soudano-sahélien. Plus récemment, dans une zone forestière de socle de l’Inde, éco-climatiquement analogue à l’Ouémé, Ruiz et al. (2010) montrent l’importance de la prise en compte de la reprise racinaire dans la zone non saturée profonde pour expliquer la dynamique des nappes.Richard (2010) a montré que les paramètres caractérisant la végétation étaient ceux qui impactent le plus la dynamique de la nappe sur une toposéquence au Bénin. Dans un contexte nettement plus humide (Amazonie), sur un micro bassin, Tomasella et al. (2008) établissent également que la dynamique de la zone non saturée profonde associée à la nappe sous-jacente peut expliquer un effet mémoire observé d’une année à l’autre sur l’évaporation et l’écoulement. Ces quelques résultats soulignent l’importance de la prise en compte du compartiment souterrain profond en zone humide pour toute analyse et modélisation du bilan hydrologique.
L’origine majoritairement souterraine des écoulements en rivière en zone humide d’Afrique de l’Ouest a été établie par le passé de l’échelle du petit bassin au grand bassin (Niger amont). Cependant, faute d’observations fines, les nappes phréatiques pérennes étaient considérés comme les contributeurs de cet écoulement. Récemment, des études de processus réalisés sur des micro-bassins ont montré l’importance pour l’écoulement des nappes saisonnières affleurantes dans les bas-fonds en tête de réseau hydrographique (Masanyadama et al., 2003, Giertz et al., 2006). Par caractérisation géochimique et analyse des écoulements (Séguis et al., soumis) ainsi que par modélisation (Le Lay et al., 2008), nous avons montré que le drainage de ces nappes saisonnières constitue aussi l’essentiel des écoulements de l’échelle du petit bassin au bassin de l’Ouémé. Mais les mécanismes de recharge de ces nappes superficielles restent à identifier.
5. Actions proposées, méthodologies et calendrier : Pour atteindre les objectifs fixés, le projet s’appuiera principalement sur un travail de modélisation à partir des données acquises sur le dispositif d’étude du bilan d’eau à fine échelle, déployé depuis 2005 sur l’observatoire. La démarche adoptée passera par une prise en compte progressive de la complexité du milieu (socle métamorphique altéré et couvert végétal hétérogène) à travers une modélisation à l’échelle stationnelle puis à celle du versant et enfin à l’échelle du bassin versant élémentaire. A chaque échelle, une modélisation parcimonieuse (au sens des paramètres requis et des processus décrits) sera comparée à une modélisation exhaustive (bilan couplé d’eau et d’énergie, forçage atmosphérique, représentation de la végétation) en fonction des données disponibles. La raison de cette double modélisation est d’utiliser comme paramètres de la modélisation parcimonieuse les jeux obtenus sur la modélisation poussée décrivant d’avantage de processus et donc supposée mieux contraindre les paramètres. L’objectif est de disposer à terme d’une modélisation parcimonieuse mais réaliste des stocks hydriques ne nécessitant pas une collecte de données aussi intenses que sur les sites locaux de l’observatoire Les réponses apportées serviront à proposer des adaptations de la paramétrisation des schémas de surface (en relation avec l’action EC2CO Almip2) prenant mieux en compte une reprise évapotranspiratoire profonde et l’origine des écoulements.
Dispositif expérimental Trois toposéquences avec une densité d’arbre croissante (jachère-culture, savane arbustive et forêt claire) ont été instrumentées afin d’estimer le bilan hydrologique local. Sur chacune, le dispositif se compose de 3 sites de mesure répartis de la ligne de crête jusqu’au thalweg. En chaque site, on dispose d’un suivi de er l’humidité (en continu sur le 1 m de sol, hebdomadaire par sonde à neutron jusqu’à la nappe) et de la piézométrie. Une tour de flux et une station météorologique sont associées à chaque toposéquence. Depuis 2009, des mesures de flux de sève en continu sont également réalisées. L’évolution saisonnière des couverts (biomasse herbacée, LAI, phénologie) est suivie (Seghieri et al., 2009). Les outils géophysiques ont été utilisés pour caractériser la profondeur du socle et définir les paramètres hydrodynamiques de la nappe permanente (Descloitres et al., soumis). Enfin, des courbes humidité-pression de la zone non saturée profonde ont été obtenus par porosimétrie mercure sur quelques prélèvements effectués dans des puits. A proximité immédiate de la toposéquence de jachère-culture, un micro-bassin (11ha) comprenant 2 versants de part et d’autre d’un bas-fond à l’amont d’un drain d’ordre 1, représente une unité hydrologique élémentaire (UHE) dédiée à l’analyse de la redistribution latérale et de la formation des écoulements. A ces mesures, s’ajoute un suivi gravimétrique dans le cadre de l’ANR GHYRAF (Gravimétrie et Hydrologie en Afrique) (Hinderer et al., 2009). L‘adéquation entre les variations de stock d’eau déduites de la gravimétrie et celles obtenues par les mesures hydrologiques (Séguis et al., 2009; Hinderer et al., 2010) montre l’intérêt de la gravimétrie pour le suivi des stocks d’eau souterrains intégrés. En juillet 2010, un gravimètre supra conducteur a été mis en place sur le même site par l’IPGS, il -1 permet une mesure de g en continu avec une précision meilleure que 10 µgal soit 2.5 mm d’eau. Le complément expérimental demandé dans ce projet concerne l’estimation de la profondeur de reprise racinaire par les arbres, la distribution de la profondeur du socle sur l’UHE et des caractérisations hydrodynamiques.
Modèles employés ·A l’échelle stationnelle Le modèle TSVA-1D de référence sera SiSPAT (Braud et al., 1995). Il permet de simuler les échanges d’énergie et d’eau dans le sol et à l’interface Sol-Végétation-Atmosphère avec des niveaux de complexité comparables. De plus, dans l’interface avec l’atmosphère, SiSPAT est un modèle deux couches : il distingue le fonctionnement de la végétation de celui du sol nu sous-jacent, en leur attribuant à chacun leur propre bilan d’énergie. Comme modèle simplifiée, on utilisera HYDRUS-1D (Simunek et al., 1998). Outre les transferts d’eau et d’énergie dans le sol, ce modèle prend en compte l’extraction racinaire comme SiSPAT. Par contre, à la
différence de SiSPAT, il n’y a pas d’interaction avec l’atmosphère mais un forçage par l’évapotrasnpiration de référence. ·A l’échelle de la toposéquence Le modèle de référence sera Hydrus-2D qui résout les équations de Richards en 2 dimensions. Comme modèle simplifié, nous utiliserons le modèle couplé Hydrus-Modflow (en pseudo-3D, variations des paramètres au long du versant et invariance transversalement). Modflow utilise comme recharge le flux d’eau calculé par Hydrus-1D en bas du profil non saturé et calcule un nouveau niveau piézométrique spécifié comme condition de charge en bas du profil pour le pas de temps suivant. Il n’est pas nécessaire d’avoir autant de profil d’infiltration que de maille d’aquifère. Ce point permet d’envisager au-delà du projet, des modélisations à plus grande échelle de la nappe tout en tenant compte de manière réaliste de la dynamique de la zone non saturée. ·A l’échelle du bassin élémentaire Le modèle de référence sera le modèle 3D d’écoulement surface-souterrain Parflow (Kollet et Maxwell, 2006) couplé avec le schéma de surface CLM (Common Land Model). Parflow est un modèle distribué qui résout les équations de Richards en 3 dimensions. Il permet ainsi de représenter les transferts en saturé et en non saturé. Le module de surface CLM, comme Sispat différencie le sol nu et le couvert végétal et effectue un double bilan d’énergie. Il est couplé à Parflow sur les 8 niveaux de la zone racinaire. Les ponctions par la végétation sont alors considérées comme un puit pour le modèle de sol. Le modèle couplé est donc contrôlé par le forçage atmosphérique. La géométrie du modèle (surface et sous sol) ainsi que les paramètres hydrodynamiques du modèle seront estimés à partir de caractérisation locale (mesure dans des fosses pédologiques) et étendu spatialement à partir des données de prospection géophysique. Le modèle pourra bénéficier des forçages du programme d’intercomparaison ALMIP2 et pourra être évalué à partir des données de bilan d’énergie, de débit, d’humidité dans la zone non saturé et de hauteur de nappe. Le modèle simplifié sera Hydrus-Modflow.
Actions à entreprendre ·Expérimentation de terrain a) Caractérisation hydrodynamique et géométrie des aquifères Du fait de l’existant, les besoins de données sont limitées à des études complémentaires sur l’UHE (piézomètres, topographie haute résolution, tomographie électrique, caractérisation hydrodynamique de prélèvements). b) Exploration de la profondeur de reprise racinaire des arbres Sur la toposéquence de forêt claire, en synergie avec les mesures de flux de sève et d’humidité de la surface à la nappe, nous implanterons une batterie de tensiomètres de type HDS (Heat Dissipation Sensor) fonctionnant sur une gamme de succion matricielle dépassant le point de flétrissement. Toujours au même site nous évaluerons par un traçage artificiel la profondeur de reprise transpiratoire. Le recours à un traceur artificiel (par exemple,lLiCl (Haase et al., 1996)) provient du fait que la recharge directe et rapide de la nappe permanente contre-indique l’utilisation des isotopes naturels de l’eau. c) Critique des données humidités sur le continuum Surface Nappe L’essentiel des données est collecté et critiqué dans le cadre du SO Amma-Catch depuis 2005. Le dispositif instrumental « Stock d’eau sur le continuum sol-nappe » récemment mis en place nécessite de vérifier ou compléter les étalonnages sondes à neutron des profils surface-nappe existant sur les toposéquences et l’UHE. L’évaluation des stocks sera confrontée aux précipitations, aux flux évapotranspiratoires et aux données gravimétriques. La critique des données de flux de sève est réalisée dans le projet EC2CO FLUSAO. ·Modélisation
Les modélisations seront réalisées par année hydrologique complète. En fonction de l’avancement du projet et des données disponibles sans lacune, 2 années de pluviométrie contrastée seront choisies. a) à l’échelle stationnelle SiSPAT sera utilisé sur 2 profils type (culture-jachère et forêt claire) de la surface du sol à la nappe permanente. La construction de ce modèle permettra d’identifier les caractéristiques les plus sensibles, des sols, de la végétation, ou de la surface (paramètre aérodynamique), nécessaires pour reproduire au mieux les échanges et la dynamique des différents réservoirs. Les gammes de valeurs optimales décrivant les caractéristiques hydrodynamiques (nappe, zone non saturée) et le profil racinaire seront utilisés pour la modélisation avec Hydrus-1D. b) à l’échelle de la toposéquence
Les observations hydrologiques et géochimiques ont montré l’absence de drainage des nappes permanentes vers les rivières de l’échelle du petit bassin à celle de l’Ouémé supérieure (Séguis et al., en révision). L’objectif est d’évaluer si la la dynamique piézométrique de la nappeet de la zone non saturée peuvent être modélisées sur le versant en considérant uniquement l’évapotranspiration et en écartant tout drainage au bas de versant dans le réseau hydrographique (condition de flux nul). La modélisation s’appuiera sur les jeux de paramètres établis à l’échelle stationnelle. c) à l’échelle de l’UHE La modélisation 3D s’appuiera sur le complément expérimental demandé dans le projet (nivellement, structure du sous-sol, caractérisations hydrodynamiques). Les transferts d’eau dans la zone vadose étant uniquement verticaux dans Hydrus-Modflow, il ne sera pas possible de prendre en compte des flux latéraux de subsurface sur les versants entourant le bas-fond. Avec ce modèle, nous ne testerons que l’hypothèse de recharge directe par la pluie de la nappe perchée du bas-fond. Par contre, Parflow-CLM permettra d’évaluer le niveau d’importance des transferts latéraux de surface ou souterrain dans la progressive saturation saisonnière de la nappe perchée du bas-fond ainsi que la variabilité spatiale et temporelle de l’évapotranspiration sur l’UHE. La distribution spatio-temporelle des masses d’eau modélisée au sein de l’UHE sera traduite en variations gravimétriques et confrontée aux enregistrements en continu du gravimètre supra-conducteur. Ceci permettra de qualifier le gravimètre comme outil de caractérisation des stocks d’eau et en retour le gravimètre servira à améliorer la compréhension des processus et la modélisation des stocks d’eau. Le tableau 1 détaille le calendrier prévisionnel de déroulement du projet. Les principaux risques résident dans l’expérimentation de traçage et dans l’application de Parflow-CLM à l’UHE. LiCl a déjà été utilisé comme traceur de flux hydriques entre la nappe et le feuillage dans des études antérieures car il présente l'avantage d'être très soluble dans l'eau. Cependant, à concentration élevée, il semble présenter une nocivité plus ou moins avérée suivant les essences ligneuses sur lesquelles il a été testé. (Obakeng, 2007). Une évaluation de sa nocivité aux doses nécessaires pour l'expérimentation de traçage sur la végétation du site doit donc être réalisée au préalable. Si cette nocivité s'avérait trop forte pour entreprendre l'expérimentation, le profil de tensiomètres à installer sous forêt devrait fournir quelques indications, quoique moins précises, sur la profondeur de reprise racinaire. Le temps de transfert de l'eau entre le sol et les feuilles ne pourrait cependant pas être estimé. L’application de Parflow-CLM à l’UHE présente un risque car c’est un code ouvert et documenté mais l’équipe ne l’a encore jamais utilisé (à la différence des autres codes à utiliser dans le projet). La richesse des processus pris en compte ne doit pas cacher la difficulté à les documenter de manière exhaustive sur un bassin, même de la taille réduite de l’UHE. Tableau 1. Calendrier prévisionnel du projet (les numéros indiqués renvoient au tableau 2)
6.
Action Caractérisation hydrodynamique et géométrie du sous-sol
Participants Descloitres, Denis
Année 1 (2011) J F M A M J J A
Année 2 (2012) S O N D J F M A M J J A S O N D
Exploration de la Seghieri, profondeur de reprise Peugeot, Séguis racinaire des arbres Critique des données Hector, Séguis, humidités sur le Laurent continuum Surface Nappe Modélisation Hector, Robert, stationelle Cohard, Séguis Modélisation Hector, Richard, Toposéquence Galle, Séguis Modélisation UHE Robert, Hector, Cohard, Séguis Résultats et Tous les 1 Publications participants
Résultats attendus :
2
3
4
Nous attendons du projet des avancées dans le rôle joué par le compartiment souterrain dans le cycle hydrologique en zone humide de socle. Précisément, l’expérimentation de traçage, le profil tensiomètrique et les données de flux de sève nous fourniront une caractérisation de la reprise transpiratoire profonde par les arbres. La généralité de cette caractérisation obtenue à l’échelle stationnelle sera testée et validée par modélisation à l’échelle des toposéquences. Un des principaux résultats concernera la quantification du partitionnement de
l’évapotranspiration entre les horizons superficiels et profonds en fonction des types de couverts. Un autre attendu est l’évaluation d’un possible effet mémoire en relation avec le compartiment souterrain par l’analyse des stockages interannuels. Au-delà de la durée du projet, un bénéfice supplémentaire sera la reconstitution par modélisation de la chronique des stocks sur la période historique (depuis 1950) et l’analyse des tendances pluriannuelles. La modélisation hydrologique 3D de l’UHE permettra notamment d’évaluer l’importance des transferts latéraux de surface ou souterrain dans la progressive saturation saisonnière de la nappe perchée du bas-fond, Enfin, la modélisation hydrologique (1D puis 3D) permettra d’évaluer si les gravimètres supra-conducteur peuvent être considérés comme les nouveaux instruments intégratif de suivi des stocks souterrains. Les résultats évoqués s’inscrivent dans la liste de publications envisagées dans le tableau 2.
Tableau 2. Liste des publications envisagées (échéancier dans le tableau 1)
publication 1
publication 2
publication 3
publication 4
publication 5
7.
Suivi des stocks d’eau par un gravimètre supra-conducteur au Bénin, comparaison à une modélisation hydrologique 1D Caractérisation de la reprise transpiratoire par les arbres (saisonnalité, profondeur, importance) en zone soudanienne de socle (Bénin) Dynamique des réservoirs souterrains à l’échelle de 2 versants à couverts contrastés (jachère-culture, forêt) en zone soudanienne de socle (Bénin) Thèse de Dorothée Robert Fonctionnement des nappes saisonnières à l’origine des écoulements sur un micro bassin en zone soudanienne de socle (Bénin) : Premier résultats d’une modélisation hydrologique 3D (rédaction après 2012)
Caractère innovant :
Ce projet est d’abord innovant dans la thématique car les mécanismes contrôlant les interactions entre le compartiment souterrain et le restant du cycle hydrologique sont encore peu décrits sous climat humide. L’étude des réservoirs souterrains en zone humide d’Afrique de l’ouest est doublement pertinentes car en fonction de leur nature (saisonnière, pérenne), les nappes interviennent dans les rétroactions avec l’atmosphère (et donc au-delà dans le cycle général de la Mousson) et les ressources en eau de surface. Ce projet valorisera un dispositif d’instrumentation déployée depuis 2005 par des équipes complémentaires. Par l’exhaustivité des termes du bilan suivi aux échelles stationnelle, du versant et du petit bassin, ce dispositif peut être considéré comme unique et innovant. L’emploi en synergie des données de tour de flux et de flux de sève associées à des traçages et à une caractérisation hydrique (sonde à neutron et tensiomètre HDS) est originale pour évaluer la reprise racinaire, étant donnée la difficulté d’accès à la zone non saturée profonde. La mise en place du gravimètre supra-conducteur sur le terrain a été un défi technologique (premier appareil dans la bande intertropicale en Afrique et second appareil du continent). L’utilisation de la gravimétrie de terrain comme outil de suivi des stocks d’eau est novatrice en hydrogéophysique.
Références des participants en relation avec le projet
Descloitres, M.,L., Sekhar, M., Legchenko, A., Braun, J. J.; Kumar, M. S. M.; Subramanian, S., Ruiz, 2008. Characterization of seasonal local recharge using electrical resistivity tomography and magnetic resonance sounding. Hydrological Processes, 22, 384-394.
Descloitres M.,Séguis, L., Legchenko, A., Wubda, M. , Guyot, A.,Cohard, J. M., 2010. The contribution of MRS and resistivity methods to the interpretation of Actual Evapo-Transpiration measurements: a case study in metamorphic context in north Bénin et al. Révision à Near Surface Geophysics
Guyot A., Cohard J-M., Anquetin S,Galle S. et Lloyd C., 2009. Combined analysis of energy and water budgets to consolidate latent heat flux estimation using an infrared scintillometer. Journal of Hydrology, 375:227-240, doi:10.1016/j.jhydrol.2008.12.027.
Hinderer J., de Linage C., Boy J. P., Gegout P., Masson F., Rogister Y., Amalvict M., Pfeffer J., Littel F., Luck B., Bayer R., Champollion C., Collard P., Le Moigne N., Diament M., Deroussi S., de Viron O., Biancale R., Lernoine J. M., Bonvalot S., Gabalda G., Bock O., Genthon P., Boucher M., Favreau G.,Séguis L., Delclaux F., Cappelaere B., Oi M.,Descloitres M., Galle S., Laurent J. P., Legchenko A., Bouin M. N., 2009. The GHYRAF (Gravity and Hydrology in Africa) experiment : description and first results. Journal of Geodynamics, 48 (3-5), p. 172-181.
Hinderer J., Pfeffer J., Boucher M., Nahmani S., De Linage C., Boy J.-P. , Genthon P.,Séguis L., Favreau G., Bock O.,Descloitres M.the GHYRAF team (F. Masson, Y. Rogister, F. Littel, B. Luck, M. Calvo, . and Cappelaere,C. Peugeot, F. Delclaux, M. Oi, R. Bayer, C. Champollion, P. Collard, N. Le Moigne M. Diament, S. Deroussi, O. de Viron R. Biancale, J.-M. Lemoine, P. Gegout ,S. Galle, J.-P. Laurent Y. Nazoumou, A. Zannou, 2010. Land water storage changes from ground and space geodesy: first results from the GHYRAF (Gravity and Hydrology in Africa) experiment. Pure and Applied Geophysics, en révision.
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Le Lay, M.; Saulnier, G. M.;Galle, S.; Séguis, L.; Métadier, M.;Peugeot, C. , 2008 :Model representation of the Sudanian hydrological processes: Application on the Donga catchment (Benin). Journal of Hydrology, 363, 32-41.
Peugeot, C., Guichard, F., Bock, O. et al., 2010. Meso-scale water cycle within the West African Monsoon, Atmospheric Science Letter, in line.
Richard A., 2010. Modélisation simplifiée de la redistribution de l’eau sur un versant au Bénin. Sensibilité aux caractéristiques du sol et à la végétation. Mémoire de M2R STE, UJF, Grenoble, 30 p. Dir.S. Galle.
Ruiz, L., Murari Varma, R. R., Mohan Kumar, M.S., Sekhar, M., Maréchal, J. C.,Descloitres, M., Riotte, J., Kumar, S., Kumar, C., Braun J.J., 2009. Water balance modelling in a tropical watershed under deciduous forest (Mule Hole, India) : regolith matric storage buffers the groundwater recharge process. Journal of Hydrology, Vol. 380, Issues 3-4, pp. 460-472
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