Aléa hydrologique au Sahel : détection des tendances et attribution

par Catherine Wilcox

Projet de thèse en Océan, Atmosphère, Hydrologie

Sous la direction de Théo Vischel et de Gérémy Panthou.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de Terre, Univers, Environnement , en partenariat avec Institut des Géosciences de l'Environnement (laboratoire) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    Au Sahel, des modifications majeures du régime des hydrosystèmes ont été constatées au cours des dernières décennies. En dépit des conditions pluviométriques sèches qui prédominent depuis le début des années 1970, plusieurs études diagnostiques ont mis en évidence une augmentation du ruissellement (Descroix et al. 2009). Sur le fleuve Niger cette évolution s'est traduite par une accentuation du pic de la première crue du fleuve à Niamey (crue sahélienne). Le Niger a ainsi subi en 2010, 2012 et 2013, ses trois crues les plus fortes enregistrées causant des inondations préjudiciables pour les populations vivant en bordure du fleuve dans la région de Niamey. Il existe cependant peu d'études qui permettent de détecter les tendances effectives sur les crues au Sahel, d'en attribuer les causes et évaluer l'évolution de ces tendances dans le futur sous contrainte des changements globaux en cours. La thèse vise à fournir un cadre méthodologique permettant de détecter les tendances sur les crues au Sahel et, via la mise en place d'une chaîne de modélisation du continuum climat-hydrologie, permettre d'en attribuer les causes et en projeter leur tendances dans le futur. Ce cadre méthodologique est basé sur (i) des méthodes statistiques de détection des tendances basées sur la théorie des valeurs extrêmes, (ii) un modèle de génération stochastique de pluie intégrant des sources d'information climatique in-situ et issus de modèles atmosphériques et (iii) un modèle hydrologique pour en étudier l'impact. Plusieurs outils méthodologiques sont donc développés et/ou implémentés durant la thèse. Ils concernent: - l'analyse statistique de débits de crue d'hydrosystèmes de taille et régime hydro-climatiques variés de la région ouest-africaine. - la simulation stochastique des précipitations à travers le développement d'un générateur de pluie événementiel intégrant une composante spécifique; - l'utilisation d'un jeu de données innovantes provenant d'observation de long in-situ (observatoire AMMA-CATCH) et de modélisation climatique haute résolution (CP4 Africa). - la modélisation physique: implémentation de modèles hydrologiques représentant les processus responsables de la production et le transfert du ruissellement sur les hydrosystèmes sahéliens. Ces outils assemblés permettent de donner des éléments de connaissances nouveaux sur la façon dont se décline l'intensification hydro-climatique au Sahel et sur son évolution possible dans le futur.

  • Titre traduit

    Hydrological hazard in the Sahel: trend detection and attribution


  • Résumé

    In the Sahel region of West Africa, the hydrological regime of rivers has significantly changed over the past several decades. Despite the dry conditions that have predominated since the beginning of the 1970s, several studies have noted an increase of runoff (Descroix et al. 2009). In the Niger River at Niamey, this has resulted in an accentuation of the first flood peak in the season (Sahelian flood peak). As a consequence, the Niger River experienced in 2010, 2012 and 2013 the three biggest flood ever recorder causing damages to riverside inhabitants in the region of Niamey. However, there are few studies that examine the detection of trend of the Sahelian floods, that attribute the changes to a cause, and that evaluate the potential evolution of these trends in the future according to ongoing climate change. The PhD project aims to provide a methodological framework that can be used to perform the following: the detection of trends in floods in the Sahel, the attribution of flood causes, and projection of trends into the future. This is achieved via the development of a modeling chain of the hydroclimatic continuum. The methodological framework is based on (i) statistical trend detection methods originating from extreme value theory, (ii) a stochastic rainfall generation model that integrates information from in-situ sources with atmospheric models, and (iii) a hydrological model for studying impact. The implementation and/or development of the following methodologicaltools is thus expected for the project: -Statistical analysis of extreme values of hydrosystems for varied hydroclimatic regimes in West Africa; -The stochastic simulation of precipitation via the development of a rainfall generator; -The use of innovative data originating from long-term in situ observations (AMMA-CATCH observatory) and high-resolution climate models (CP4 Africa); - The implementation of a physical hydrological model will be implemented to represent the processes responsible for the production and the transfer of runoff over the Sahelian hydrosystems. The assembled tools allow for new understanding of the hydroclimatic intensification in the Sahel and its possible evolution in the future.