Vulnérabilité des espaces sahéliens du Sud Mauritanien :approches spatiale et temporelle par télédétection et observations terrain

pour une compréhension des processus de fonctionnement

des composantes naturelles et anthropiques

Adeline COTONNEC, Marie-Josée PENVENUniversité Rennes 2, UMR 6554 du CNRS (France)

Ahmedou OULD SOULE, Ismail Ahmed BOUMDIENEÉcole Normale Supérieure de Nouakchott

Mohamed Lemine ELHACENDépartement de Géographie, Université de Nouakchott

Financement AUF Département Environnement et Développement Durable

Programme D-2092RR623 (2006-2008)

Colloque La Géomatique à l’IRD, Centre IRD France-Nord, le 18 oct. 2010

- Durant les trente dernières années du 20ième siècle, dans les espacessahéliens

Déficit annuel presque constant des précipitations

Modification profonde du milieu « Désertification »

Réduction de la couverture végétaleRégression des ressources (ressources fourragère / eau)

* Réduction du cheptel

* Appauvrissement des populations pastorales

* Modification de leurs trajectoires de migration, émigration vers les villes

Érosion éolienne, Remobilisation des sables

Dans les régions nord sahéliennes essentiellement consacrées au pâturage

Introduction

- Fin des années 90 et début des années 2000Reprise des précipitations sur l’Ouest sahélien

« Re-couvrement » ou « Re-verdissement » du Sahel ?

Contexte

Dans la Région sahélienne de Kiffa (Hodh SE Mauritanie)

Introduction

Contexte d’augmentation des précipitations depuis une dizaine d’années

Définir - les systèmes spatiaux fonctionnels, l’état de leurs composantes,

leurs interrelations

Comprendre

- leurs logiques et contraintes de distribution spatiale et leurs évolutions à l’échelle de 50 ans

- les processus de fonctionnement actuels, les tendances évolutives

des temps de réponse différents,

des inerties des systèmes modifiés

par 30 années de sécheresse

Un certain nombre de changements en cours

Quelles capacités de résilience du milieu ?

Quelles vulnérabilités ?

Problématique

Objectifs :

Grande dépression du HodhBordée par un talus ( 200 m )

altitudes moyennes 120 – 200 m

Substrat : mosaïques de couvertures

sableuses et affleurements rocheux

Longue saison sèche, 5 mois d’harmattan

Courte saison humide (3 mois)

et environ 25 j. de pluies

Diagramme ombrothermique station de Kiffa 1970-2004

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

Jv Fv Mr Av M Jn Jl A Sp Oc Nv Dc

Mois de l'année

pré

cip

itati

ons

(mm

)0

10

20

30

40

50

tem

péra

ture

s (°

C)

Moy pmm Moyenne t°CMois d’harmattan

Précipitations

Forte variabilité

interannuelle

Moyenne annuelle

292 mm (60 ans)NImage Landsat ETM nov.2002

10 km

Kiffa

Ajar Décembre 2007

IntroductionCaractéristiques du milieu

Sur les couvertures sableuses

une steppe à dominante

herbacée piquetée d’arbustes

entrecoupée

d’accumulations de sables vifs

sur les sommets des cordons

Des points d’eau stratégiques

pour les populations et les troupeaux

Septembre 2009

N’Daouda décembre 2007

Rive du lac d’Ajar décembre 2007

Janvier 2005

IntroductionCaractéristiques du milieu

Approche dynamiqueAnalyse des processus

Approche de chaque unitéVégétation

Formations sableusesRessources en eau

Approche diachroniquedes évolutions du milieu

Définition des systèmes et sous-systèmes spatiaux de la région

Choix d’unités représentatives

Démarche, méthodes et techniques

A l’échelle de chaque unité représentative,analyse des composantes et de leurs interrelations,

des interrelations spatiales entre unités voisines

Mise en évidence des organisations spatiales et des fonctionnements,

des évolutions aux différentes échelles spatio-temporelles

Cartographie et quantification, bilans

Approches scalaires

25-10-2006

21 -03-1988

2 canaux du visible, 1 canal procheinfrarouge, 1 canal moyen infrarouge

GéoréférencéeUTM WGS 84

10 m26 novembre2008

SPOT 5

2 canaux du visible, 1 canal procheinfrarougeProblème de qualité du géoréférencemnt

Géoréférencée

UTM WGS 84

20 m19 décembre2005

SPOT 3SPOT Image

2 ou 3 canaux du visible, 1 canal procheinfrarouge, 1 ou 2 canaux moyeninfrarouge

UTM28 m

14-10-199917-09-200107-11-2002

Landsat ETM

3 canaux du visible, 1 canal proche infrarouge, 2 canaux moyen infrarouge

UTM30 m03-01-198627-03-1987Landsat TM

NASAUniversité duMaryland ouUSGS(USA)

2 canaux du visible, 1 canal proche infrarouge, 1 canal moyen infra rouge

Projection UTMGéoréférencée

79 * 82 m08-12-1972Landsat MSSNASAUSGS (USA)

Émulsion noir et blanc visible1/ 50 00016-11-1956Photographiesaériennes

Mission IGNAOF NE 29-1

1/500 000CarteGéologique

Ministère de laGéologie et desMines (Nkc)

Photocopie Noir et Blanc + formenumérisée

Projection MTU1/ 200 000Édition 1978D’après missionaérienne 1956

Cartetopographique

IGN

CaractéristiquesProjectionÉchellerésolution

DatesDocumentsSource de ladonnée

Démarche, méthodes et techniques Les données spatialisées

Télédétection satellitale Traitements (CC, Indices, …)

Etats de surface et couvert végétal(composition, densité, recouvrement, distribution)

Prélèvements, analyses sédimentologiques

Définition des systèmes et choix des sous-systèmes représentatifs de la région(première typologie)

Acquisition et analyse des données terrainet pré-validation de la typologie

Validation terrain

Approches naturaliste et dynamique à l’échelle des sous-systèmes

Démarche, méthodes et techniquesprocédure standardisée et validée aux échelles régionale et locale

Esquisse cartographique régionaledes systèmes et sous-systèmes spatiaux

De la télédétection

à la carte

Donnéesgéoréférencées

Démarche, méthodes et techniquesA l’échelle d’un système spatial représentatif

Ex : Nappes sableuses SW / sables vifs / végétation

Choix des données detélédétection

Photos aériennes 1956

Analysestéréoscopique

Cartographiegéomorphologique

Images satellitesLandsat TM et ETM (1988, 1999,

2001, SPOT3 (2005), SPOT5 (2008)

ACP sur l’ensemble des canaux

Seuillage surle Néocanal 1

Calculs de surface sur l’ensemble de l’unité

Masque sur les surfacesrocheuses de bordure

Extraction d’aires spécifiques

Calculs de surface sur les airesspécifiques

Géoréférencement

Obtention d’unIndicateur de l’état

du milieu auxéchelles locales et

régionales

Suividiachronique de

l’extensionrespective des

sables vifs et dela végétation

ComparaisonsHypothèses sur les causes de la

rétraction de la couverturevégétale et l’expansion des sables

De la télédétection

à la carte

Test sur un autre site

Les grandes unités et sous unités spatiales fonctionnelles de la région au Sud de Kiffaet leurs ressources en eau et végétation

a

a

Les unités sableuses

Plateau rocheux et sa bordure

Sables épais du sud-ouest. Ressourcevégétale abondante, faiblesse de laressource en eau

a ) aires intermédiaires entre lespellicules sableuses et les sables épais, b ) sables épais à risque érosif

Alignements de cordons dans sablespeu épais, pâturages abondants ;accès possible à l’aquifère du substrata ) mares temporaires sur substratb ) mares temporaires sur substrat

Unité rocheuse, nappes d’eau libretemporaires

Pellicule sableuse. Pâturage inégalmais souvent abondant. Absenced’eaux de surface et subsurface, accèspossible à l’aquifère du substrat

b

b

Unité rocheuse associée à des cordons,nappes d’eau libre temporairesnombreuses, pâturages peu développés

Les unités rocheuses

Nappe alluviale de faible épaisseur

Principaux points d’eauRetenue artificielle

Quelques Résultats Première esquisse cartographique

Images Landsat ETM 2001 en composition coloréeTM4 (R) TM5 (V) TM2 (B)

N

1956 : des cordons sableux végétalisés,Une activité géomorphologique deravinement sur les flancs de cordon deforte amplitude altitudinale

Années 2000 : des sommets decordons réactivés par l’érosionéolienne, une érosion hydriquetoujours active sur les versantsvégétalisés

2 km

2 kmMosaïque de 6 photographies

aériennes,mission IGN AOF NE 29-1, nov.

1956

Quelques RésultatsUn constat : des évolutions rapides sur 50 ans

particulièrement marquées au sud de la région

N

Sables vifs

Activité pastoralenomade Villagisation (Atlas Mauritanie 1999)

Activité pastorale et agricole

A l’échelle du système nappes sableuses

1988 1999

Soudou

N’Daouda

N5 km

Quelques Résultats

Progression dessuperficies affectées par

des remaniements sableuxou par une dénudation

totale des sols

1988 12,31 % (75,12 km2)

Plaine sableusevégétalisée

Cordons dunaires

Disparité spatiale de l’impact des processus ; localisation sur :

- les cordons de forte amplitude altitudinale

- le pourtour des villages

A l’échelle du système nappes sableuses (610 km2)

(Vert : couvert végétal Orange : sables vifs)

Images Landsat 21-03-1988 (TM) et 14-10-1999 (ETM)

Les transformations du milieu pendant la période sèche

Régression de la végétation

1999 15,05 % (91,86 km2)

touchés par les processus biophysiques

Soudou

N’Daouda

Entre 1988 et 1999 :- Déploiement latéral des principalesunités ensablées en 1988 au détrimentde la végétation- Îlots végétalisés résiduels

Surfaces occupées par des sables réactivés 1988 : 18,29% 1999 : 36,02%

N N

1999

Soudou

N’Daouda

1988

Les cordons à forte amplitude altitudinale peu anthropisés

2,5 kmN

19991988

Quelques Résultats A l’échelle locale

19991988

N2,5km

2,5km

N’Daouda

1988 1999

N1 km 1 kmSoudou

Le pourtour des villages, bordures d’oued, sites de concentration des activités humaines

15,29 km2

18,86 %11,54 km2

14,23 %

3,19 km2

15,78 %2,18 km2

10,71 %

Différenciation des réponses entre les 2 types de milieu

Réduction de la superficie des aires de dénudation1988 à 1999 :

Assaba

N

Soudou

1 km

N’Daouda

2,5 km

5 km

2,5 km

- 4,95 %13,5210,91N’Daouda

-13,25 %9,291,89Soudou

- 9,4 %32,6219,71Assaba

- 1,97 %13,0883,84Unité

Progression1999 -2005%

Superficiesdénudées

en 2005 (km2)

Evolutiondes superficies dénudées

1999 – 2005

2) Par type de milieu :

2005 : 6 ans après la reprise des précipitations

image SPOT3, 19-12-2005

1) A l’échelle de l’unité : Stabilitéarrêt des processus de remobilisation

des sables

Cordons peu anthropisés : recul des sables

Sites de concentration des activités humaines :- Soudou : poursuite de la régression

- N’Daouda : recul non significatif, redistribution des surfaces dénudées le long de l’oued

Quelques RésultatsAux différentes échelles

Quelques Résultats2008 : 1 décennie d’amélioration pluviométrique

Superposition des images seuillées (aires sableuses / airesvégétalisées) de Landsat ETM oct. 1999 et Spot5 nov. 2008

Régression des surfaces sableuses

Test effectué sur le secteur nord de l’Unité sableuse

N N

Soudou

1999

Surfaces de sables vifs (%)

Vert + bleu : aires ensablées en 1999 Vert : aires ensablées en 2008

20,5 %23 %2008

36 %40 %1999

dont partieoccidentale

Ensemble

Bou Hofra SoudouPartie occidentale

4 kmS. Bouhahad, 2010

N

Parcellisation progressive des masses sableuses

par connexions d’un front végétal

Aires de transition :- les bordures des masses sableuses- les bordures des îlots résiduels sur les cordons

Quelques Résultats

Aires de transition :Compétition entre processus biologiques et éoliens

Fronts decolonisationpar la végétation

Des réponses du milieu

hétérogènes et complexes

des secteurs vulnérables…

le pourtour desvillages

les grands cordons ravinés

Conclusions

Trajectoire installée de reconquête végétale ?

En 50 ans, variations pluviométriquesdeux changements majeurs dans le fonctionnement des systèmes

- Régression du couvert végétal au profit des masses sableuses

- Stabilisation des composantes sableuses et végétales, ralentissementet moindre efficacité des processus éoliens laissant plus de place auxprocessus biologiques (inertie du stock sableux?)

Résilience du milieu ?

Perspectives en télédétection

- Suivi des surfaces sableuses et végétalisées- Identification spectrale des aires de transition- Signatures spectrales des objets (sables, végétation, ravines, roches)- Extraction des éventails d’aires de déplacement des troupeaux (bovins)- Extraction des «pistes» menant des aires de pâturage aux points d’eau

Construction d’une base de données et d’un Système d’InformationGéographique sur la base du référentiel de données

Mise en place d’un « observatoire » environnemental au Sahel

En vue de classifications cartographies référentiel de données

- Cartes géomorphologiques- Cartes des états de surface- Cartes de localisation des ressources (fourragères et eau)- Données sédimentologiques, datations- Inventaires botaniques

+ Modalités de déplacement des populations et de leurs cheptels

Les données du milieu

Difficultés rencontrées

dans l’acquisition et l’utilisation de l’information géographique

- Absence de référents cartographiques classiques

- Une couverture aérienne (argentique) de qualité médiocre avec despoints amers limités

- Géoréférencement des documents (décalage en longitude de ± 500 mde l’image Spot3 2005; seule donnée de qualité : image Spot5 2008, validéesur le terrain en 2009 (donnée référente)

- Faire coexister des données de nature et de source différentes avecdes niveaux d’échelle également différents :

- Observations et mesures effectuées sur le terrain vers les images

- Validation terrain des résultats de typologies ou d’indices calculés à

partir des images

- Données satellitales en saison humide peu disponibles

Partage de l’information avec les équipes mauritaniennes- Équipe peu étoffée

- Compétences requises non couvertes- techniques (traitement de l’information géographique, traitement des images)- thématiques (géographie sociale et rurale)

- Partenaires du Sud mal équipés (matériel, logiciels)

- Données quasi inexistantes (bibliographie, Atlas de la flore mauritanienne en cours

d’achèvement avec IRD Montpellier)

- Connaissances à l’échelle du terrain mais pas de compétences ni d’intérêt enterme de spatialisation des processus

- Peu de réactivité, pas de valorisation

Cependant :L’inventaire et la collecte de données terrain a permis d’impliquer les équipes dans leprocessus de mise en place d’une démarche méthodologique et de définir lesdonnées pertinentes à acquérir ainsi qu’une sémantique commune et précise

Mise en place d’un premier catalogue de données, élaboration des premièrescartes (intérêt des populations et des décideurs)

Convention pédagogique et de recherche en cours entre Rennes2 et Nouakchott

Mais….

Quel avenir pour la recherche au Sahel ?