XXVIème Colloque International Association Internationale de Climatologie

CLIMAT AGRICULTURE

RESSOURCES EN EAU

d'hier à demain

Actes du Colloque

3 - 7 Septembre 2013 – Cotonou - BENIN

Editeurs scientifiques Michel BOKO, Expédit W. VISSIN, Fulgence AFOUDAMichel BOKO, Expédit W. VISSIN, Fulgence AFOUDAMichel BOKO, Expédit W. VISSIN, Fulgence AFOUDAMichel BOKO, Expédit W. VISSIN, Fulgence AFOUDA

Ce volume est une compilation, classés par ordre alphabétique du nom du premier auteur, des résumés étendus des communications orales ou posters présentées au XXVIème colloque de l’Association Internationale de Climatologie (AIC), organisé à Cotonou (Bénin) du 3 au 7 septembre 2013.

Ce document aborde une diversité de sujets relatifs au thème principal du colloque ‘’ Climat, Agriculture et Ressources en Eau d’hier à demain’’. De nombreux articles ont été consacrés à la question de la variabilité climatique et des changements climatiques dans leurs interactions avec les hydrosystèmes et les agrosystèmes dans le monde.

L’analyse de la dynamique du système climatique, des manifestations du climat et de ses impacts sur l’agriculture et les ressources en eau a conduit à l’évaluation de la vulnérabilité, des stratégies d’adaptation et à la proposition des mesures de mitigation.

Composition du Comité scientifique international

ISSN : 1840-5452

ISBN-10 : 99919-58-64-9

Pr BLIVI A. Adoté, Université de Lomé (Togo) Pr ZAHARIA Liliana, Université de Bucarest (Roumanie) Pr TSALEFAC Maurice, Université de Dschang (Cameroun) Pr SAMBA KIMBATA Marie Joseph, Université de Brazzaville (Congo) Pr SAGNA Pascal, Université Cheikh Anta Diop (Sénégal) Pr RICARD Yves, Université de Dijon (France) Pr MORON Vincent, Université d’Aix-Marseille 1 (France) Pr MALOBA MAKANGA Jean Damien, Université Omar Bongo (Gabon) Pr KERGOMARD Claude, ENS-Paris (France) Pr HENIA Latifa, Université de Tunis (Tunisie) Pr FONTAINE Bernard, Université de Dijon (France) Pr ERPICUM Michel, Université de Liège (Belgique) Pr DUBREUIL Vincent, Université Rennes 2 (France) Pr CARREGA Pierre, Université de Nice-Sophia Antipolis Pr CAMBERLIN Pierre, Université de Dijon (France) Pr BROU Télesphore, Université de la Réunion (France) Pr BIGOT Sylvain, Université Joseph Fourier de Grenoble 1 (France) Pr BENISTON Martin, Université de Genève (Suisse) Pr BELTRANDO Gérard, Université Paris Diderot (France) Dr TRAMBLAY Yves, IRD-Hydrosciences (France) Dr TOURRE Yves, Météo-France (France) Dr SULTAN Benjamin, IRD-LOCEAN (France) Dr SEGUIS Luc, IRD-Hydrosciences (France) Dr SEGUIN Bernard, INRA (France) Dr SEBAG David, Université de Rouen (France)

Dr ROUCOU Pascal, Université de Dijon (France) Dr RONCHAIL Josyane, Université Paris Diderot (France) Dr ROME Sandra, Université Joseph Fourier de Grenoble 1 (France) Dr QUENOL Hervé, CNRS-COSTEL (France) Dr POHL Benjamin, Université de Dijon (France) Dr PLANCHON Olivier, CNRS-COSTEL (France) Dr PAGE Christian, CERFACS (France) Dr MAHE Gil, IRD-Hydrosciences (France) Dr MADELIN Malika, Université Paris Diderot (France) Dr LEBEL Thierry, IRD-LTHE (France) Dr CRETAT Julien, Université de Texas, Austin (USA) Dr KAMAGATE Bamory, Université Abobo-Adjamé, UFR-SGE (Côte d’Ivoire) Dr HINGRAY Benoît, CNRS-LTHE (France) Dr GALLEE Hubert, CNRS-LGGE (France) Dr FORTIN Guillaume, Université de Moncton (Canada) Dr FAZZINI Massimiliano, Université de Ferrara (Italie) Dr FALLOT Jean-Michel, Université de Lausanne (Suisse) Dr ETCHEVERS Pierre, Météo-France-CEN (France) Dr EL MELKI Taoufik, Université de La Manouba (Tunisie) Dr DIEDHIOU Arouna, IRD-LTHE (France) Dr CANTAT Olivier, Université de Caen Basse-Normandie (France) Dr BONNARDOT Valérie, Université Rennes 2 (France) Dr BEN BOUBAKER Habib, Université de la Manouba - Tunis (Tunisie)

CLIMAT, AGRICULTURE ET

RESSOURCES EN EAU

d'hier à demain

Comité d’organisation : Michel BOKO, Université d’Abomey-Calavi (Bénin) Fulgence AFOUDA, Université d’Abomey-Calavi (Bénin) Expédit W. VISSIN, Université d’Abomey-Calavi (Bénin) Christophe S. HOUSSOU, Université d’Abomey-Calavi (Bénin) Constant HOUNDENOU, Université d’Abomey-Calavi (Bénin) Placide CLEDJO, Université d’Abomey-Calavi (Bénin) Euloge OGOUWALE, Université d’Abomey-Calvi (Bénin) Mathias TOFFI, Université d’Abomey-Calvi (Bénin) Léocadie ODOULAMI, Université d’Abomey-Calavi (Bénin) Clarisse Sidonie HEDIBLE, Université d’Abomey-Calavi (Bénin) Ibouraïma YABI, Université d’Abomey-Calavi (Bénin) Ernest AMOUSSOU, Université de Parakou (Bénin) Henri S. TOTIN VODOUNON, Université de Parakou (Bénin) Cyr Gervais ETENE, Université d’Abomey-Calavi (Bénin) N. Patrice Maximilien BOKO, Université d’Abomey-Calavi (Bénin)

Editeurs scientifiques Michel BOKO, Expédit W. VISSIN, Fulgence AFOUDA

Colloque organisé par le Laboratoire Pierre Pagney : Climat, Eau, Ecosystèmes et

Développement (LACEEDE), Université d’Abomey-Calavi, 03 BP 1122 Cotonou, Bénin labolaceede@gmail.com, labolecrede@yahoo.fr

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APPLICATION DE L’INDICE UNIVERSEL DE CHARGE THERMIQUE DANS LE CONTEXTE AFRICAIN : EXEMPLE DE

COTONOU (REPUBLIQUE DU BENIN)

BOKO N. P. M.1; VISSIN E. W1. ; HOUSSOU S. C.1, BŁAŜEJCZYK K. 2 1Laboratoire Pierre PAGNEY, Climat, Eau, Ecosystèmes et Développement (LACEEDE), 03 BP 1122 Jéricho, Cotonou, Université d’Abomey-Calavi (Bénin) 2Institute of Geography and Spatial Organization PAN, Varsovie, (Pologne) Email : boko2za@yahoo.fr ; exlaure@yahoo.fr ; christpasse@yahoo.fr ; kblazejczyk@uw.edu.pl

RESUME : L’évaluation des ambiances de confort et d’inconfort bioclimatique dans le monde est faite selon différents indices. L’harmonisation des différentes procédures de calcul de ces indices a donné naissance à l’indice universel de confort thermal ; lequel n’a pas encore été appliqué dans le contexte africain. La présente étude vise à appliquer cet indice à la ville de Cotonou au Bénin. En effet, la réalité de l’élévation de la température est telle aujourd’hui que des mesures sur l’évolution des ambiances bioclimatiques doivent être prises dans le contexte de stratégie d’adaptation au changement climatique. Pour ce faire, l’usage d’indices et/ou de méthodes de traitement de plus en plus précises sont nécessaires pour la constitution de bases de données précises. Pour cette étude, les données de température moyenne, humidité relative mensuelles et la vitesse du vent sur la période 1981-2010 ont été recueilles auprès de l’ASECNA du Bénin. Une analyse statistique et le calcul de l’indice universel de confort thermal (UTCI) mettent en évidence les ambiances bioclimatiques au Bénin.qui varient de aucun stress thermique (25°C en janvier) à un stress thermique élevé en mars, avril et mai (32-35 °C).

Mots clés : Cotonou, UTCI, ambiances bioclimatiques,

ABSTRACT: Universal application of the index of thermal comfort in the African context: example of Cotonou (Benin) The atmospheres of bioclimatic comfort and discomfort are worldwide assessed using different indices. The harmonization of these indices making use of different calculation procedures gave rise to the universal index of thermal comfort, which has not been applied. In the African context. This study aims at applying this index to the city of Cotonou in Benin. Indeed, the temperature increase is such today that actions related to the evolution of bioclimatic environments must be taken in the context of adaptation strategy facing climate change. To do so, the accurate uses of indices and / or treatment methods are necessary for the constitution of specific databases. For this study, mean temperature data, relative humidity and monthly wind speed for the 1981-2010 period from the ASECNA of Benin were used. Statistical analyses and calculation of the universal thermal comfort index (UTCI) showed that bioclimatic environments in Benin varied.from no heat stress (25 ° C in January) to high heat stress during the months of March, April and May (32-35 ° C).

Keywords: Cotonou, UTCI, bioclimatic environments,

Introduction

Depuis les traités d’Hippocrate, plusieurs études en bioclimatologie ont permis de mettre en exergue les éléments du climat qui affectent la santé et l’organisme humain dans le monde et au Bénin. Mais la plupart des méthodes existantes d'évaluation météorologique pour la santé sont basées sur de simples caractéristiques thermiques (par exemple la température maximale et minimale, son amplitude et les changements temporels), ainsi que sur de simples indices bioclimatiques, par exemple l’Indice thermohygrométrique, l’humidex, l’indice de discomfort, etc. (Blazejczyk, 2000). Or pour évaluer les conditions thermiques, il faut tenir compte non seulement des paramètres physiques de l'air mais aussi de la réponse physiologique de l'organisme humain (Blazejczyk et al., 1999 ; de Freitas, 1990). Ces indices malgré leurs avantages, présentent donc des insuffisances pour l’évaluation de l’environnement thermique.

C’est dans ce contexte que l’action COST 730 de l’Union Européenne avec la Société internationale de biométéorologie (ISB) ont développé un modèle plus approprié d’évaluation physiologique de l’environnement thermique pouvant être utilisé dans le cadre d’actions sur la santé et le bien-être en lien avec le climat (Jendritzky et al., 2009). Le résultat obtenu est un indice universel de charge thermique (UTCI) (en anglais : UTCI : Universal Thermal Climate Index). Il désigne le stress thermique ressentie par l'homme du fait de la combinaison des paramètres de température, humidité ou pression de la vapeur de l'eau, vitesse du vent, radiation thermique avec un modèle physiologique (Fiala et al, 2012), un modèle d’habillement et une condition de référence (Błażejczyk et al. 2010, 2012, Bröde et al., 2012).

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Cet indice se veut être un outil de portée universelle capable d’aider les pays à améliorer l’information au public et aux décideurs en ce qui concerne l’environnement thermique et les implications de conditions thermiques dangereuses. Dans ce travail, ce nouvel indice est appliqué pour tester sa robustesse et son efficacité dans la ville de Cotonou (figure 1).

Figure 1. Carte de la ville de Cotonou et ses arrondissements

Situé entre 6°20’ et 6°23’ de latitude nord et 2°22’ et 2°28’ de longitude est, la ville de Cotonou est composée de treize arrondissements et de cent quarante quatre (144) quartiers de ville.

1. Données et méthodes

Les données utilisées sont les statistiques climatologiques (températures, humidité, vent, insolation) à l’échelle mensuelle sur la période 1981-2010 extraites des fichiers de l’ASECNA (Agence pour la Sécurité de la Navigation Aérienne en pour Afrique et au Madagascar).

Pour déterminer les ambiances bioclimatiques, l’Indice Universel de Charge Thermique (Universal Thermal Climate Index - UTCI) a été utilisé. La figure 2, montre le schéma de passage entre les données d’entrée aux valeurs de cet indice.

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Source : Jendritzky et al, 2010

Figure 2. Schéma des principaux paramètres de l’UTCI

Cette figure montre qu’en dehors des paramètres d’entre tel température de l’air (t°C), la radiation, l’humidité (%) et le vent cet indice prend aussi en compte des paramètres non météorologique tels que : la résistance thermique lié à l’habillement et une situation de référence d'une personne marchant avec une vitesse de 4 km/h, et :

- la radiante moyenne de la température (Mrt) à la température de l'air.

- activité représentative (m) (vprim = 1.1 m/s). Ceci fournit un taux métabolique de 135 W m2.

Les valeurs de l’UTCI ont été catégorisées de point de vue de stress thermique pouvant provoquer des réactions physiologiques différents (Tableau 1).

Tableau 1. Les différentes catégories de l’UTCI selon le stress thermique

UTCI (°C) Niveau de stress physiologique Sensation thermique > 46 Stresse thermique extrême Torride de +38 à +46 Stress thermique très fort Très chaud de +32 à +38 Stress thermique fort Fortement chaud de +26 à +32 Stress thermique modéré Chaud --- Stress thermique léger Un peu plus chaud de +9 à + 26 Pas de stress Confortable de 0 à +9 Léger stress dû au froid Légèrement frais de -13 à 0 Stress modéré dû au Froid Frais de -27 à -13 Fort stress dû au froid Froid de -40 à -27 Très fort stress dû au froid Fortement froid < -40 Stress extrême dû au froid Très froid

Source: Blazejczyk et al. 2010

Tous les calculs statistiques classiques ont été réalisés sous Excel 2003 et 2007. Quant au calcul de l’UTCI, il a été réalisé grâce au logiciel BioKlima©v 2.6 (Blazejczyk K, Blazejczyk M. 1997). Le logiciel peut être téléchargé à partir de: http://www.igipz.pan.pl/Bioklima-

zgik.html.

2. Résultats et discussion

La variation mensuelle des ambiances bioclimatiques dans la région d’étude montre une tendance générale au confort malgré les fluctuations (tableau 2).

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Tableau 2. Valeurs moyennes mensuelles des ambiances bioclimatiques avec l’UTCI

Janvier 25,25 °C Juillet 32,47 °C

Février 25,84 °C Août 30,29 °C

Mars 30,78 °C Septembre 31,24 °C

Avril 34,14 °C Octobre 32,55 °C

Mai 37,29 °C Novembre 28,62 °C

Juin 36,26 °C Décembre 23,62 °C

Au dessus de +46 °C Stress de chaleur

extrême +38 à +46 °C

Stress de chaleur très fort

+32 à +38 °C Stress de chaleur fort +26 à +32 °C Stress de chaleur

modéré

+9 à +26 °C Aucun stress thermique

D’après l’analyse de ce tableau les mois de décembre, janvier et février sont caractérisés par un certain confort d’où l’absence de stress, tandis que les mois d’avril, mai et juin sont caractérisés par un stress de forte chaleur. Pour les mois de mars, juillet, août, septembre, octobre et novembre, dont les valeurs UTCI oscillent entre 26 et 32 °C, le stress de chaleur est modéré.

Pendant les mois d’inconfort, les exercices physiques nécessitant une grande intensité ou une grande dépense d’énergie pour l’organisme humain devraient être évités. Quant aux mois de stress de chaleur modéré, il y a un risque de coup de chaleur par une exposition prolongée. L’ensemble de ces inconforts contraint l’organisme humain à des efforts correcteurs très prononcés pouvant entraîner des défaillances du système immunitaire.

Les mois de confort sont climatiquement caractérisés par un état de sécheresse, d’absence d’humidité ou plutôt un niveau bas d’humidité dans le secteur d’étude. Cet état se justifie par le fait que pendant ces mois (décembre et janvier) l’alizé continental (harmattan, vent sec et froid) souffle ce qui diminue considérablement le stress thermique.

En somme, deux périodes bioclimatiques se dégagent de cette analyse :

— Période défavorable aux personnes « sensibles » : les mois d’avril, mai, juin et octobre

— Période favorable : janvier, juillet, août, novembre et décembre.

Le résultat obtenu avec cet un outil à portée universelle semble à priori capable d’aider dans l'amélioration de l’information liée à la sensation thermique et leurs implications sanitaire et socio-économique comme l'estime l’Organisation Météorologique Mondiale (OMM). Cet indice pourrait être pris en compte dans la mise en place des stratégies d'adaptation liées aux changements climatiques.

Conclusion

Au terme de cette étude, il ressort que les ambiances bioclimatiques sont de façon générale à l’inconfort. La variation des ambiances bioclimatiques à partir de l’UTCI laisse supposer que l’application sur une échelle spatio-temporelle plus fine ou plus grande, et dans le secteur de bâtiment, de santé, du tourisme et plus encore de l’habillement serait plus efficace. Enfin, les investigations sur le terrain ont confirmé à 95 % des résultats de l’UTCI.

Ceci montre que le climat ressenti ou vécu couplé avec la perception des populations, peut aider dans la détermination des mutations dans le comportement vestimentaire de la population.

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Bibliographie

BioKlima©2.6., software package, http://www.igipz.pan.pl/Bioklima-zgik.html Blazejczyk K., 2000: Influence of extremal heat waves on man. Instytut Geografii Uniwersytetu Jagiellonskiego, Prace Geograficzne, 108: 101-108. Blazejczyk K., Blazejczyk M., 1997 : Un logiciel pour la bioclimatologie. presse thermale et climatique, 134, 4: 224-228. Błażejczyk K, Bröde P, Fiala D, Havenith G, Holmér I, Jendritzky G, Kampmann B, Kunert A 2010 : Principles of the new Universal Thermal Climate Index (UTCI) and its application to bioclimatic research in European scale. Miscellanea Geographica 14: 91-102. Błażejczyk K, Epstein Y, Jendritzky G, Staiger H, Tinz B 2012: Comparison of UTCI to selected thermal indices. International Journal of Biometeorology 56, 3: 515–535. Blazejczyk K, Tokura H, Bortkiewicz A, Szymczak W 1999: Solar radiation and thermal physiology in man. [in:] de Dear R J, Kalma J D, Oke T R, Auliciems A (eds), Biometeorology and urban climatology at the turn of millennium, Selected papers from the Conf ICB-ICUC’99 (Sydney, 8-12 Nov. 1999), WMO, Geneva, pp. 267-271. Boko M. 1992 : Sensation de temps lourd dans le Golfe de Guinée (Afrique occidentale). In "Climat et santé n°8. DT102/CNRS; 1992. Dijon. pp.101-112. Bröde P, Fiala D, Błażejczyk K, Holmér I, Jendritzky G, Kampmann B, Tinz B, Havenith G 2012: Deriving the operational procedure for the Universal Thermal Climate Index (UTCI), Int J Biometeor 56, 3: 481-494. De Freitas C R (1990): Recreation climate assessment. Int J Climat, 10: 89-103. Fiala D, Havenith G, Bröde P, Kampmann B, Jendritzky G 2012: UTCI-Fiala multi-node model of human heat transfer and temperature regulation. Int J Biometeor 56, 3: 429-441. Jendritzky G, Bröde P, Fiala D, Havenith G, Weihs P, Batchvarova E, DeDear R 2010: The Universal Thermal Climate Index UTCI. Berichte des Meteorologischen Instituts der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg 20:184-188 Jendritzky G, Havenith G, Weihs P, Batchvarova E (eds) 2009: Towards a Universal Thermal Climate Index UTCI for assessing the thermal environment of the human being. Final Report COST Action 730 www.utci.org/cost.php