Climate Agriculture and Vegetation Impacts on Aeolian eRosion in the Sahel.

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1 Climate Agriculture and Vegetation Impacts on Aeolian eRosion in the Sahel

2 Les partenaires et participants LISA, UMR CNRS 7583, UPEC, UPD, Créteil, France B. Marticorena, G. Bergametti, A. Campos, C. Pennanech, G. Siour GET UMR CNRS 5563; UPS; UR IRD 254; Toulouse, France C. Dardel, M. Grippa, P. Hiernaux, L. Kergoat, E. Mougin, C. Pierre CIRAD, UMR TETIS, MESR – MAE; Montpellier, France C. Baron CNRM-GAME URA CNRS – MétéoFrance 1357; Toulouse, France D. Bouniol, F. Couvreux, F. Guichard Bioemco UMR CNRS 7618, UMR IRD 221; Bondy, France C. Bouet, J.L. Rajot, C. Valentin JEAI ADE; IRD; Université Abdou Moumouni; Niamey, Niger. A. Abdourhamade Touré, D. Tidjani

3 Position du problème Climat Forte variabilité -1950-1970 : Conditions favorables - 1970-1985 : Sècheresse sévère (Lebel et Ali., 2009) -15-10-505101520 10 15 300 500 700 900 Gradient Nord-Sud très marqué Sahel Précipitations : 100-600 mm /an Transition climat aride/semiaride (Lebel et al., 2009)

4 Position du problème (Olsson et al., 2005) Vegetation - Faible couvert, Steppe + ligneux; - Forte dynamique saisonnière Gourma, Mali Juillet AoûtOctobre Vegetation and Climate Tendances NDVI en zone Sahélienne (1981-2011, saison de croissance) Variabilité à long-terme liée à la variabilité des précipitations : diminution drastique en période de sécheresse, puis … … un “reverdissement” récent, confirmé par les données de terrain (C. Dardel, thèse en cours)

5 Climat and Aeolian eRosion - Des augmentations importantes des processus d’érosion éolienne au Sahel en phase avec les variations de précipitations - Le niveau d’activité éolienne récent reste supérieur à ce qu’il était avant la sécheresse Contexte D’après Dumay et al. (2002) Nouakchott (Mauritanie)

6 Position du problème Agriculture and Aeolian eRosion  l’érosion éolienne est observée uniquement sur les champs mis à nu avant la saison des pluies soumis à la convection

7 Agriculture and Aeolian eRosion En réponse à la croissance démographique, les surfaces mises en culture augmentent au détriment des surfaces naturelles pâturées Position du problème - La tendance à l’augmentation des surface cultivées se poursuit à raison de + 1% à 3% par an sur 17 ans (malgré une légère baisse en 2011) (Hiernaux & Turner 2002) (Mali)

8 Objectif et stratégie C A V I A R S Objectif Décrire l’évolution de l’érosion éolienne au Sahel en liaison avec les modifications climatiques et d’usage des sols au cours du passé récent (50 dernières années) Stratégie -développer un outil de modélisation régionale intégré quantifiant les différents termes (usage des sols, évolution de l’aridité…) responsables des changements de l’intensité de l’érosion éolienne -Validation sur la période actuelle à partir des jeux de données acquis sur l’Afrique de l’Ouest -Tester la capacité de cet outil à reproduire des événements marquants (i.e. sécheresse) du passé récent (environ les 50 dernières années).

9 Organisation C A V I A R S WP1 (PI : G. Bergametti, LISA) Développement, optimisation et couplage des outils numériques WP2 (PI : L. Kergoat, GET) Données d’entrée des différents modèles WP3 (PI: B. Marticorena, LISA) Simulations de la dynamique de la végétation et de l’érosion éolienne WP4 (PI: E. Mougin, GET) Validation de la dynamique de la végétation et de l’érosion éolienne WP5 (PI: B. Marticorena, LISA) Exploitation des résultats

10 C A V I A R S WP1 Développement, optimisation et couplage des outils numériques Outils existants -Modèle d’érosion du LISA -Modèle de steppe du GET -Modèle de culture du CIRAD Processus d’érosion : Améliorer la paramétrisation de l’influence de la végétation verte et sèche (naturelle ou culture) sur les seuils et les flux d’érosion selon sa répartition (LISA; Bioemco, JEAI ADE) Végétation : Dynamique de la végétation sèche (naturelle ou culture) et de sa dégradation par les pratiques culturales (GET, CIRAD) Couplage : Combiner les entrées/sorties des modèles de végétation et de culture et le modèle d’érosion de façon cohérente (LISA; GET, CIRAD) Méthodologie

11 T18M : d1.1 Nouvelle paramétrisation de STEP pour la saison sèche (gestion de la végétation sèche, de la litière, paramétrisation du pâturage) T18M : d1.2 Extension de SARRA-H à la saison sèche; gestion des résidus de culture T18M : d1.3Paramétrisation de la force de friction sur une surface à végétation hétérogène T18M : d1.4Paramétrisation des surfaces encroûtées T22M : 1.5 Analyse des cohérences STEP, SARRA-H, DPM et adaptations nécessaires C A V I A R S DELIVERABLES WP1 Méthodologie

12 C A V I A R S WP2 Données d’entrée des différents modèles Selon les périodes étudiées Précipitations: -Actuel : produits satellites évalués sur le Sahel (TRMM) - Passé : produits krigés basés sur les mesures des réseaux locaux (GET; sous-contractant: LTHE) Vents de surface - Evaluation des produits d’analyse/observations - Paramétrisation des vents de surface associés à l’activité convective (CNRM, LISA; coll. U Leeds, UK) Types et usage des sols - Evaluation des cartes de type de sols et d’usage des sols disponibles par référence à des cartes régionales et à des vérités- terrain (GET; CIRAD) Méthodologie

13 C A V I A R S Simulation de la végétation - Dynamique de la végétation naturelle selon les conditions climatiques et les types de sol - Dynamique des cultures selon les conditions climatiques, les pratiques culturales et la pression anthropique (GET, CIRAD) Simulation de l’érosion éolienne - Calcul des seuils et des flux d’érosion selon les conditions d’humidité des sols, de couvert végétal; avec et sans culture (LISA, GET; CIRAD) WP3 Simulations de la dynamique de la végétation et de l’érosion éolienne Domaine : 10°N - 18°N et 20°W - 20°E Résolution : 25x25 km Période : 5 x 5 ans de 2005 à 2010 Méthodologie (Pierre et al., 2012)

14 C A V I A R S Période récente - Données in-situ acquises au cours des 10 dernières années (AMMA) à l’échelle locale (sites Catch; Sahelian Dust Transect, etc. ) - Produits satellite de végétation et d’aérosols (GET, LISA, Bioemco; JEAI ADE) Période passée - Données in-situ - Images Landsat - Photographies aériennes - Données synoptiques (visibilité) (LISA, GET; CIRAD) WP4 Validation de la dynamique de la végétation et de l’érosion éolienne Méthodologie

15 C A V I A R S Analyse comparative -Simulations avec et sans culture pour les différentes périodes/conditions ciblées Résultats attendus WP5 Exploitation des résultats Impact du Climat -Direct : via l’humidité des sols et les vents de surface - Indirect : via le couvert végétal naturel Impact des cultures -Effet de l’augmentation des surfaces cultivées/pâturées et des pratiques agricoles Effets combinés -Impact des pratiques agricoles en périodes de sécheresse (aggravant ?) et pour les périodes « favorables »

16 Perspectives C A V I A R S -Outil de gestion de l’usage des sols ; limitation ou mitigation de l’érosion éolienne = Communication à destination des chercheurs locaux et des organismes et agences impliqués dans la gestion des ressources -Outil de prévision de l’évolution future de l’érosion éolienne au Sahel = Définition de scénarii d’évolution de l’usage des sols; simulations climatiques

17 Merci de votre attention..

18

19 Plan de travail C A V I A R S OBJECTIF: - Revoir le contenu (scientifique) des WPs - Répartir les taches (post-doc et permanents) - Affiner le calendrier = Mise en place des moyens (Rapport à 6 mois) = Démarrage des travaux

20 Tâche / sous- tâche/Li vrables PartenairesChronogramme / chemin critique Responsable de la tâche et des délivrables associés 2013201420152016 1 LISA 2 GET 3 CIRAD 4 CNRM 5 LTHE 24681012246810122468101224681012 WP1.1 RR WP1.2 RRR WP1.3 RR WP1.4 RR WP1.5 R WP2.1 RR WP2.2 RR WP2.3 RR WP2.4 RR WP3.1 R WP3.2 RRR WP4.1RR WP4.2R WP5.1R WP5.2R WP 0 Coordination du projet Rapports d’avancement / états des dépenses  : Rapport d’avancement semestriel : Rapport d’avancement semestriel + état des dépenses R : Responsabilité de la tâche et de la rédaction des délivrables

21 C A V I A R S WP1 Développement, optimisation et couplage des outils numériques Outils existants -Modèle d’érosion du LISA -Modèle de steppe du GET -Modèle de culture du CIRAD Processus d’érosion : Améliorer la paramétrisation de l’influence de la végétation verte et sèche (naturelle ou culture) sur les seuils et les flux d’érosion selon sa répartition (LISA; Bioemco, JEAI ADE) Végétation : Dynamique de la végétation sèche (naturelle ou culture) et de sa dégradation par les pratiques culturales (GET, CIRAD) Couplage : Combiner les entrées/sorties des modèles de végétation et de culture et le modèle d’érosion de façon cohérente (LISA; GET, CIRAD) Méthodologie

22 T0 à T18M : GET : d1.1. Nouvelle paramétrisation de STEP pour la saison sèche (gestion de la végétation sèche, de la litière, paramétrisation du pâturage) T0 à T18M CIRAD : d1.2. Extension de SARRA-H à la saison sèche; gestion des résidus de culture T0 à T18M LISA : d1.3. Paramétrisation de la force de friction sur une surface à végétation hétérogène T0 à T18M BIOEMCO : d1.4. Paramétrisation des surfaces encroûtées T14M à T20M LISA : 1.5. Analyse des cohérences STEP, SARRA-H, DPM et adaptations nécessaires C A V I A R S DELIVERABLES WP1 (G. Bergametti) Méthodologie

23 C A V I A R S WP2 Données d’entrée des différents modèles Selon les périodes étudiées Précipitations: -Actuel : produits satellites évalués sur le Sahel (TRMM) - Passé : produits krigés basés sur les mesures des réseaux locaux (GET; sous-contractant: LTHE) Vents de surface - Evaluation des produits d’analyse/observations - Paramétrisation des vents de surface associés à l’activité convective (CNRM, LISA; coll. U Leeds, UK) Types et usage des sols - Evaluation des cartes de type de sols et d’usage des sols disponibles par référence à des cartes régionales et à des vérités- terrain (GET; CIRAD) Méthodologie

24 C A V I A R S DELIVERABLES WP2 (L. Kergoat) Méthodologie T0 à T16M : LTHE : d2.1. Données météorologiques : précipitation (champs satellitaires, données de réseau krigées), température, rayonnement T0 à T18M : CNRM : d2.2. Données météorologiques : amélioration des champs de vent de surface T6M à T18M : LISA : d2.3. Bases de données de sol (texture, granulométrie sèche, composition…) T4M à T18M : GET : d2.4. Cartographie d’usage des sols, zones de pâture, estimation spatialisé du cheptel

25 C A V I A R S Simulation de la végétation - Dynamique de la végétation naturelle selon les conditions climatiques et les types de sol - Dynamique des cultures selon les conditions climatiques, les pratiques culturales et la pression anthropique (GET, CIRAD) Simulation de l’érosion éolienne - Calcul des seuils et des flux d’érosion selon les conditions d’humidité des sols, de couvert végétal; avec et sans culture (LISA, GET; CIRAD) WP3 Simulations de la dynamique de la végétation et de l’érosion éolienne Domaine : 10°N - 18°N et 20°W - 20°E Résolution : 25x25 km Période : 5 x 5 ans de 2005 à 2010 Méthodologie (Pierre et al., 2012)

26 C A V I A R S DELIVERABLES WP3 (B. Marticorena) Méthodologie T14M à T26M : GET, d3.1. Simulations de végétation naturelle et de culture T18M à T26M : LISA, d3.2. Simulations de l’érosion éolienne pour un Sahel« non perturbé » et « perturbé »

27 C A V I A R S Période récente - Données in-situ acquises au cours des 10 dernières années (AMMA) à l’échelle locale (sites Catch; Sahelian Dust Transect, etc. ) - Produits satellite de végétation et d’aérosols (GET, LISA, Bioemco; JEAI ADE) Période passée - Données in-situ - Images Landsat - Photographies aériennes - Données synoptiques (visibilité) (LISA, GET; CIRAD) WP4 Validation de la dynamique de la végétation et de l’érosion éolienne Méthodologie

28 C A V I A R S DELIVERABLES WP4 (E. Mougin) Méthodologie TM6 à TM36, GET, d4.1. Préparation des données de validation et évaluation des simulations actuelles et passées de végétation naturelle et cultivée TM6 à TM36, LISA, d4.2. Préparation des données de validation et évaluation des simulations actuelles et passées d’érosion éolienne

29 C A V I A R S Analyse comparative -Simulations avec et sans culture pour les différentes périodes/conditions ciblées Résultats attendus WP5 Exploitation des résultats Impact du Climat -Direct : via l’humidité des sols et les vents de surface - Indirect : via le couvert végétal naturel Impact des cultures -Effet de l’augmentation des surfaces cultivées/pâturées et des pratiques agricoles Effets combinés -Impact des pratiques agricoles en périodes de sécheresse (aggravant ?) et pour les périodes « favorables »

30 C A V I A R S DELIVERABLES WP5 (B. Marticorena) Méthodologie T34M à T44M, LISA, d5.1. Quantification des différents facteurs naturels et anthropiques contrôlant l’érosion éolienne au Sahel pour la période actuelle T40M à T48M, LISA, d5.2 Evolution au cours des dernières décennies de l’importance relative de climat et de l’usage des sols sur l’érosion éolienne au Sahel