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Changements climatiques et les peuples oubliés du Sahel à l’Extrême-Nord Cameroun

Changements climatiques et les peuples oublies du Sahel a lExtreme Nord Cameroun

Changements climatiques et les peuples oubliés du Sahel à l’Extrême-Nord Cameroun. Les personnes suivantes doivent être remerciées par l’auteur : M. Jean-Bernard Suchel professeur à l’université Jean-Monnet de Saint-Étienne pour la recherche de documents pluviométriques anciens, M. Michel Molinier représentant de l’Orstom au Cameroun pour la recherche de l’ensemble des données pluviométriques récentes du Cameroun (1981 à 1995), MM. Jean-Pierre Triboulet, Rui Silva et Bonaventure Some d’Agrhymet pour l’accès aux données pluviométriques de Maroua et enfin M. Germain Krier de l’Orstom pour sa lecture critique du texte et des illustrations.

1La bande orientée nord sud que forme grossièrement la province de l’Extrême-Nord sur une carte, permet un échantillonnage climatique complet d’une bordure sud du Sahel. Le nom de cette contrée venant de l’arabe sahil, qui peut être traduit par rivage (du désert).

2Il s’agit en effet d’une zone de transition entre les régions désertiques au nord et celles où règne un climat soudanien de plus en plus humide vers le sud. Bien qu’il y ait plusieurs définitions du mot Sahel, on considère couramment que celui-ci est compris entre les courbes isohyètes (d’égale précipitation) 300 et 700 mm annuels.

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3La totalité de la province est soumise à un climat tropical au sens large, dont les principales caractéristiques sont les suivantes :

  • une seule saison des pluies centrée sur un maximum au mois d’août, avec des totaux moyens annuels variant (ici) de 400 à 1100 mm ;
  • une saison sèche d’autant plus rigoureuse et longue (sept mois et plus) que l’on se dirige vers le nord et que l’on s’éloigne des monts Mandara ;
  • une insolation importante et des températures fortes, et souvent très fortes en se rapprochant des rives du lac Tchad.

La province dans l’ensemble météorologique africain

4Les variations des différents éléments du climat décrits ci-dessous (précipitations, vents, températures, humidité de l’air, insolation…) sont les conséquences de ce que l’on nomme la « circulation générale », dans laquelle on décrit les mouvements de l’air à l’intérieur de l’atmosphère terrestre. Cette circulation dépend elle-même de l’apport d’énergie solaire sur la surface du globe, qui est bien plus important dans la zone intertropicale (de 23° 27’nord à sud) où se trouve la province que dans les zones tempérées et les zones polaires.

5À l’intérieur de la zone intertropicale, l’apport énergétique est maximal là où se trouve le soleil au zénith, c’est-à-dire au tropique du Cancer les 21 juin, au tropique du Capricorne les 22 décembre et à l’équateur les 21 mars et 23 septembre. D’autre part, du fait de leurs propriétés d’absorption différentes, les parties intertropicales des continents se trouvent être surchauffées par rapport aux océans voisins. De ces conditions thermiques, il résulte (cf. cartons 1 et 2) :

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  • Au voisinage de l’équateur, l’existence d’une ceinture quasi planétaire de basses pressions, nommée Équateur météorologique (EM) ou Zone de convergence intertropicale (ZCIT). L’équateur météorologique est marqué par une bande nuageuse bien visible sur les images satellitaires. Elle résulte d’un processus de condensation provoqué par la rencontre (convergence) des vents alizés secs de nord-est et humides de sud-ouest, avec ascendance de l’air chaud et humide et formation de nuages pluviogènes, en particulier de gros cumulo-nimbus à sommets froids.
  • Deux zones de hautes pressions relatives, au sud et au nord de l’équateur météorologique. Ces hautes pressions, plus marquées sur les océans par 30° de latitude moyenne, forment les anticyclones des Açores au nord-ouest et de Sainte-Hélène au sud-ouest du continent africain.

6L’équateur météorologique se déplace en latitude suivant les saisons, tandis que les zones anticyclonales se renforcent ou s’affaiblissent tour à tour. Ainsi le long du méridien de Maroua (14° 15’est), on a la succession suivante au cours de l’année.

7En janvier (carton 1a), la trace au sol de l’équateur météorologique est située en moyenne par 4° de latitude nord. La province est entièrement sous la dépendance des alizés continentaux d’est, ou harmattan, induits par la prolongation saharienne de l’anticyclone des Açores. La masse d’air tropicale continentale (saharienne) mise en œuvre est stable, chaude et sèche. On est au cœur de la saison sèche.

8L’équateur météorologique progresse vers le nord de janvier au mois d’août ; sa trace au sol touche la ville de Maroua en moyenne en avril et le 16e parallèle nord en juin.

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9En août (cartons 1b et 2), l’équateur météorologique est en moyenne à 18° 30’de latitude nord. La province est entièrement située sous l’emprise des masses d’air provenant de l’anticyclone de Sainte-Hélène, et en particulier de la mousson instable et humide. C’est la pleine saison des pluies. À partir d’août, l’équateur météorologique redescend vers le sud et atteint de nouveau Maroua en moyenne début octobre.

10Le carton 2 est une coupe schématique nord sud dans l’atmosphère passant par Maroua aux conditions moyennes d’août. Il y est figuré l’affrontement des masses d’air continentales sèches du nord (à gauche) et maritimes du sud, l’affrontement se faisant suivant un plan dénommé Front intertropical (FIT), composante majeure de l’équateur météorologique.

11Bien qu’il y ait une variation quotidienne non négligeable de la position du FIT, la distance par rapport à sa trace au sol permet de déterminer différentes « zones de temps » se succédant du nord au sud et ayant des caractéristiques climatiques distinctes (humidité, température, types de pluies…). Ces zones de temps différent notées 1 et 2 A à 2 D sont figurées sur le carton 2 avec les caractères climatiques synoptiques correspondants.

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12Enfin, bien que la pente du FIT varie selon la saison (pente double en hiver par rapport à l’été), donc bien que les largeurs des zones de temps soient variables, nous avons représenté sur la dernière ligne du tableau la situation approximative moyenne de Maroua chacun des mois de l’année, par rapport au schéma atmosphérique général.

13Pour le site de Maroua, mais aussi ses voisins avec un léger décalage, cette ligne du tableau permet en remontant dans celui-ci d’avoir pour chaque mois, une description synoptique de tous les évènements climatiques : saison, types de pluies, température… On voit en particulier que la province n’est touchée que sporadiquement par la zone de temps 2 C caractérisée par des pluies prolongées de mousson, alors que les pluies orageuses et les lignes de grains sont la règle pendant la saison des pluies, de juin à septembre.

14Les lignes de grains, que l’on peut suivre aujourd’hui sur les images satellitales et radar, sont des grandes perturbations d’été boréal, de forme circulaire (500 à 1000 km de diamètre) se déplaçant d’est en ouest entre 7° et 17° nord à travers tout le sous-continent ouest et centrafricain. La vitesse du déplacement la plus fréquente est de l’ordre de 50 km/h, et la périodicité de retour a été estimée en moyenne à six jours. Les observateurs ont noté l’existence de certaines zones préférentielles de genèse des lignes de grains, en particulier la région du lac Tchad qui nous intéresse ici, et de déclin sur l’Atlantique est (Lopez, 1993).

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15Enfin il a été montré que la majeure partie du total pluviométrique annuel de la zone intéressée a pour origine les lignes de grains plutôt que les pluies de mousson.

Le réseau de mesures, origine des données

16Pour effectuer l’étude des précipitations et des autres facteurs du climat, nous avons exploité des données recueillies et archivées par la direction de la Météorologie nationale du Cameroun et par les directions météorologiques des États voisins : Tchad, Nigeria et Niger.

17Ces données sont relatives aux stations suivantes :

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  • Principalement la station synoptique de l’aéroport de Maroua-Salak, installée en 1953. Rappelons qu’à une station synoptique, prise en compte à l’échelle internationale par l’Organisation météorologique mondiale (OMM), les observations de toute nature au sol (précipitations, pression, températures, insolation, humidité…) et en altitude (sondages), sont effectuées par des professionnels de la météorologie, ce qui en assure la fiabilité. Nous avons aussi pris largement en compte les données de la station synoptique de N’Djamena au Tchad, située face à Kousseri par rapport au fleuve Chari.
  • Deux stations climatologiques, où sont effectuées des observations complémentaires à celles des pluies, et au moins de température. Il s’agit, avec des périodes plus ou moins longues, de Mokolo et Kaélé.
  • Pour avoir une vue d’ensemble du tracé des isohyètes de la carte I, un total de 96 stations ont été prises en compte, tant au Cameroun qu’au Tchad, au Niger et au Nigeria, entre 8° 20’-13° 30’nord et 11° 50’-16° 45’est. Parmi celles-ci 53 stations pluviométriques sont situées sur la carte ; un pluviomètre y est relevé par un observateur recruté sur place ; les durées d’observation sur ces stations sont très diverses.

18L’étude des précipitations a été effectuée avec un fichier le plus exhaustif possible mis à jour jusqu’en 1995 inclus. Ainsi nous avons retenu plus particulièrement :

  • les valeurs à 28 stations déjà analysées et publiées par A. Beauvilain (1995), dont 15 au Cameroun, 12 au Tchad et Maiduguri au Nigeria ;
  • les données publiées aux autres stations par le CIEH et al. (1973 à 1990), complétées pour la période 1981 à 1995 auprès des directions de la Météorologie des États.

19Les descriptions et études des autres caractéristiques du climat (température, insolation…), plus rapidement stables avec seulement 10 à 15 années de relevés, sont des extraits d’études antérieures. En effet, nous ne disposions pas toujours de données de base en nombre suffisant, qui plus est simultanément, aux stations retenues pour cette étude.

Les précipitations

Homogénéisation des données

20Les totaux annuels pris en compte (1944-1995) ont été homogénéisés par la méthode dite du vecteur régional — MVR 1.5 — (Cochonneau et al., 1992). Ce travail est effectué sur des régions ayant des caractéristiques pluviométriques homogènes qui se sont révélées être au nombre de trois : « extrême nord » (de la province Extrême-Nord), Diamaré et monts Mandara. Ce découpage est très voisin de celui en sous-régions climatiques définies par J.- B. Suchel (1988), représenté sur le carton 3 avec les stations d’observations représentatives de chacune.

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21L’homogénéisation des données pluviométriques a deux buts : le premier est de repérer les valeurs notoirement fausses et de les corriger ou les écarter. Le second but est de calculer des moyennes sur une période identique la plus longue possible (ici 1944-1995) à partir des moyennes partielles obtenues avec des nombres d’années diverses.

Variations géographiques des précipitations annuelles

22La carte I des précipitations moyennes annuelles a été établie sur la période de 52 années 1944-1995, période qui peut être scindée en deux séries successives d’égale durée, mais de caractéristiques d’ensemble différentes : 1944-1969 où la pluviométrie a souvent été excédentaire et 1970-1995 comprenant d’assez nombreuses années déficitaires.

23Cette carte met bien en évidence les deux axes principaux caractérisant les variations pluviométriques de la province dans l’espace :

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  • une nette diminution des précipitations annuelles du sud vers le nord ;
  • une augmentation de la pluviosité sur la partie des monts Mandara située au-dessus de 500 m d’altitude, recevant de 850 à 1100 mm de pluie (carton 3).

Variations dans le temps des précipitations annuelles : la « sécheresse au Sahel » au cours des décennies 1970 et 1980, le « retour à la normale » depuis 1991

24Sur la carte des précipitations annuelles, nous avons fait figurer pour les 24 stations les mieux documentées, les moyennes annuelles homogénéisées des deux périodes 1944-1969 et 1970-1995.

25On voit qu’à chaque station la moyenne de la première série est systématiquement supérieure à celle de la seconde, ce qui met bien en évidence un déficit généralisé de la pluviométrie au cours de la deuxième période, tant dans le temps que dans l’espace.

26Pour donner plus de détails sur ces deux périodes opposées, nous disposons des « vecteurs annuels régionaux » calculés avec la méthode MVR citée ci-dessus. Il s’agit pour chaque région d’une série chronologique d’indices annuels qui représentent les variations pluviométriques de la totalité des postes de la région et non d’une seule station, ce qui fait tout l’intérêt de la méthode. De moyenne proche de 1,00, les indices annuels synthétisent l’abondance ou le déficit pluviométrique de l’année par une valeur respectivement supérieure ou inférieure à l’unité.

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27Le carton 4 représente les variations des vecteurs régionaux des trois zones pluviométriques retenues pour l’homogénéisation des séries. Sur ce carton on constate tout d’abord, ce qui est courant, une plus forte variation de l’indice sur la zone « extrême nord » la moins arrosée (différence maxi-mini = 1,12), que sur les deux autres régions assez semblables (intervalles = 0,52 et 0,59).

28Concernant les différences de pluviosité avant et après 1970, on peut faire les deux observations suivantes :

291° Excepté pour 1947 à 1949 (zone « extrême nord » en particulier, mais il n’y a que 3 stations pour les calculs), les indices antérieurs à 1970 ont des valeurs très fréquemment supérieures à 1,00, ce qui correspond bien à des années à pluies excédentaires. Les moyennes des 26 indices annuels de 1944 à 1969 varient de 1,05 à 1,07 selon la région.

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30À l’inverse à partir de 1970, les indices sont très fréquemment en dessous de l’unité (moyennes 1970-1995 de 0,93 à 0,95), soit les caractéristiques d’années déficitaires.

31Des mentions particulières doivent être faites pour les deux séries d’années successives très déficitaires 1971 à 1973 et 1981 à 1985.

32Ce sont ces persistances d’années déficitaires, avec des intensités élevées et des répartitions géographiques assez étendues, qui ont caractérisé précisément la « sécheresse au Sahel » au cours des deux décennies 1970 et 1980 (Sircoulon, 1976, 1986).

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33Dans les archives pluviométriques d’Afrique de l’Ouest et centrale, il faut remonter aux séries 1910-1914 (hormis 1912, record en 1913) et à un moindre degré 1940-1944, pour retrouver des évènements aussi sévères. Cependant ces séries anciennes des années 1910 et 1940 ne font pas partie de longues successions d’années déficitaires (ou très faiblement excédentaires) sur deux décennies complètes, comme cela a été le cas de 1971 à 1990.

342° Pour tempérer l’aspect catastrophique qu’ont laissé les deux décennies 1970 et 1980, il faut signaler que la province a retrouvé une pluviosité plus « normale » au cours des cinq dernières années étudiées (1991 à 1995). On peut en effet établir le tableau de dénombrement suivant d’après les valeurs des vecteurs :

TABLEAU I. Estimation de la pluviosité des cinq années 1991 à 1995

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TABLEAU I. Estimation de la pluviosité des cinq années 1991 à 1995

35Sur le tableau I on voit qu’au total il y a eu plus d’années moyennes et humides (3 + 7 = 10 années) que de très sèches et sèches (1 + 3 = 4 années).

36On peut noter que les dénombrements des monts Mandara et du Diamaré sont « centrés » sur les caractères d’années « moyennes et humides » sans année extrême (TS et TH), alors que le nord comprend deux années extrêmes. Ce dernier point est à mettre en relation avec la grande variabilité de la pluviométrie annuelle sur les régions peu arrosées.

37Il est bon de rappeler aussi que l’étude des cinq dernières années est effectuée ici par rapport à la période 1944-1995 qui présente des moyennes supérieures à celles de la norme officielle OMM des 30 années 1961-1990, comme on le voit sur le tableau II. On y a fait figurer les totaux annuels 1996 et 1997 à N’Djamena et à Maroua-Salak et leurs caractéristiques par référence aux définitions du tableau I. On voit que si l’année 1996 a été de pluviosité moyenne (M), l’année 1997 a été sèche (S) et même très sèche (TS), principalement à Maroua-Salak.

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TABLEAU II. Comparaison des moyennes calculées ici (1944-1995) avec les normes OMM (1961-1990). Totaux pluviométriques et caractères des années 1996 et 1997 par référence au tableau I (valeurs en millimètres)

TABLEAU II. Comparaison des moyennes calculées ici (1944-1995) avec les normes OMM (1961-1990). Totaux pluviométriques et caractères des années 1996 et 1997 par référence au tableau I (valeurs en millimètres)

Variations saisonnières : précipitations mensuelles

38Sur la même période de 52 années 1944-1995, nous avons effectué une étude statistique dite de dénombrement aux trois stations représentatives des sous-régions climatiques : Mokolo, Maroua et N’Djamena. Cette méthode simple consiste à déterminer sur chaque série des 52 totaux mensuels rangés (ordre croissant) différentes valeurs caractéristiques, qui sont sur le carton 5 :

  • Le quintile supérieur : un cinquième (20 %) des observations a une valeur supérieure à ce quintile.
  • la médiane : la moitié des 52 observations a une valeur supérieure à cette médiane, et la moitié une valeur inférieure. Il est à noter que les lois de répartition des pluies mensuelles, généralement dissymétriques (alias « non gaussiennes »), font que la médiane est plus représentative des valeurs centrales que la moyenne. Du fait des formes des distributions, la valeur de la médiane est très souvent inférieure à celle de la moyenne, ce qui est particulièrement visible sur les mois à faible pluviométrie.
  • Le quintile inférieur : quatre cinquièmes (80 %) des observations ont une valeur supérieure à ce quintile.

39Bien que les lectures sur le carton 5 demandent à être faites avec une certaine précision, on voit que toutes les valeurs caractéristiques de chaque mois à Mokolo sont supérieures à celles de Maroua, elles-mêmes supérieures à celles de N’Djamena.

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40Ce constat met bien en évidence la progressivité de variation de la durée des saisons en « descendant » la palette des précipitations annuelles des monts Mandara vers le sud puis le nord de la province.

41Par ailleurs comme il est courant, si l’on retient 50 mm de pluie mensuelle pour séparer la saison humide de la saison sèche, on constate que Mokolo et Maroua présentent toutes deux en valeurs médianes, une saison sèche de 7 mois et donc une saison humide de 5 mois (mai à septembre). À Maroua toutefois, la durée de la saison humide est à la limite entre 5 et 4 mois (en mai, la médiane est de 52,1 mm).

42À N’Djamena, on a une représentation bien plus aride du lieu, avec une longue saison sèche de 9 mois et une saison humide de 3 mois (juillet à septembre). Cependant ici la saison humide est à la limite entre 3 et 4 mois (médiane de 45,2 mm en juin).

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43Ces dernières descriptions avec quelques valeurs médianes proches de la limite arbitraire de 50 mm donnent, elles aussi, une bonne image de la progressivité de la durée des saisons sur la province.

Précipitations journalières

44Une étude exhaustive faite par le Comité interafricain d’études hydrauliques (Comet-Barthe, 1980) sur les données du début des observations jusqu’à 1972, permet de fournir les valeurs en millimètres de fréquences rares pour les maximums journaliers annuels (tabl. III).

TABLEAU III. Valeurs des pluies journalières de fréquences rares (en mm)

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TABLEAU III. Valeurs des pluies journalières de fréquences rares (en mm)

Les autres éléments du climat

45Pour différentes raisons pratiques, en particulier les difficultés de réunir des données de base récentes en nombre suffisant et simultanément aux diverses stations prises en compte, les présentations des éléments du climat qui suivent sont des reprises des chiffres de deux études de J.-C. Olivry (1986) et J.-C. Olivry et al. (1996) que nous ne citerons pas systématiquement. Pour les vents, il s’agit de l’étude de J.-B. Suchel (1988).

46Afin de donner un point de référence, nous avons souvent fourni les valeurs d’observations correspondantes de Yaoundé, à comparer à celles des trois stations représentatives de la province, à savoir Mokolo, Maroua-Salak et N’Djamena.

Vents au sol

47Sur les roses des vents (moyennes mensuelles) du carton 6, la longueur des branches (en %) est proportionnelle à la fréquence de l’une des huit directions (d’où vient le vent) par rapport à l’ensemble des observations, les calmes étant inclus.

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48Ainsi au mois de janvier, la direction la plus fréquente est le nord (39 %) puis le nord-est (31 %), ce qui correspond à l’harmattan. Au mois d’août, les deux directions prépondérantes sont l’ouest (18,5 %) et le sud-ouest (18 %), directions d’où vient la mousson.

49Sur le document original (Suchel, 1988), on constate que les roses des vents des mois de saison sèche (novembre à mars) sont toutes très semblables à celle de janvier ; de l’autre côté celles des mois de saison des pluies (mai à août-septembre) sont comparables à celle du mois d’août.

50Les roses des deux mois de transition, avril et octobre, sont « intermédiaires », avec des branches N.-N. E. et S.-S. O. de fréquences maximales faibles (maximum 14 %) plus ou moins égales entre elles.

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51Enfin, les calmes inclus dans les calculs des roses des vents sont inversement proportionnels à la surface de ces dernières, soit 14 % de calmes en janvier et 36 % en août, avec une moyenne de 20 % pour l’ensemble de l’année. Ces valeurs relativement faibles d’observations de calmes sont à mettre en relation avec la situation bien exposée sur un aéroport de la station synoptique de Maroua-Salak.

Température de l’air

52Pour donner une idée d’ensemble des fortes chaleurs régnant sur la province, rappelons que celle-ci fait partie des régions les plus chaudes d’Afrique, après les déserts de la ceinture saharienne et de Namibie.

53Les températures moyennes annuelles vont en décroissant de N’Djamena (28,0° C) à Maroua-Salak (27,6° C) puis Mokolo (26,0° C). Cette décroissance est la conséquence d’une variation des températures en latitude, combinée avec l’influence de l’altitude pour ce qui concerne le passage de Maroua (430 m) à Mokolo (795 m). L’altitude constitue du reste, à l’échelle de la région, le paramètre déterminant de la valeur de température moyenne annuelle, la latitude n’étant qu’un facteur secondaire.

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54Le carton 7 présente les moyennes mensuelles des températures maximales, minimales et moyennes (maxi + mini/2) aux trois stations de référence. On y fait les remarques suivantes :

  • Au cours de l’année, qu’il s’agisse des températures maximales ou minimales et donc moyennes, il y a une variation d’amplitude importante entre le mois le plus chaud et le moins chaud. Cette amplitude varie entre 6,5 et 7,0° C aux trois stations pour les moyennes. Plus au sud, à Yaoundé, cette différence n’est plus que de 2,3° C.
  • Les températures maximales présentent un minimum en août, correspondant au mois ayant les précipitations les plus abondantes. Le maximum d’avril correspondant à la fin de saison sèche. Le maximum secondaire d’octobre-novembre correspond à une période sans pluie notable non encore sous influence continentale sèche quasi continue (harmattan).
  • Les températures minimales ont un minimum en décembre-janvier, ce qui correspond à l’influence continentale avec une nébulosité très faible et des nuits fraîches.
  • Les écarts diurnes moyens mensuels (température maximale moyenne – minimale moyenne du mois) sont très forts, principalement dans le nord et pendant la saison sèche. Ils sont représentés sur la figure 1, où on peut les comparer à ceux de Yaoundé. Dans tous les cas les écarts sont maximaux pendant la saison sèche, de novembre à mars, avec un maximum en février à N’Djamena (19,9° C) et à Maroua (16,7° C) et en janvier à Mokolo (13,5°). L’écart diurne est maximal à Yaoundé pendant la même saison avec 10,3° C en février et mars.

55Les minimums interviennent en août, mois le plus arrosé, avec des valeurs variant de 7,9 à 8,8° C (7,1° en juillet à Yaoundé).

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FIGURE 1. Écarts diurnes moyens mensuels

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Humidité de l’air

56L’humidité de l’air est calculée à partir des mesures des températures sèche et humide de l’air. Elle est rigoureusement représentée par la tension de vapeur d’eau de l’air exprimée en unité de pression (hectopascal), valeur d’autant plus faible que l’air est sec mais dépendant néanmoins de la température.

57Pour des raisons de compréhension, nous avons préféré conserver l’expression courante de degré hygrométrique ou humidité relative exprimée en % (U = 100 e/ew), rapport de la tension de vapeur réelle (e) à la tension saturante (ew) pour une même température de l’air.

58Le carton 8 représente les humidités relatives moyennes mensuelles des maximums journaliers mesurés à 6 heures, et des minimums mesurés à 12 heures.

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59Globalement à l’échelle annuelle on voit que la ville de Yaoundé a un air bien plus humide (moyenne générale de 83 %) que celui de l’Extrême-Nord, avec 48 % à Maroua et 46 % à N’Djamena.

60Comparativement aux deux stations de l’Extrême-Nord, les courbes de Yaoundé sont relativement plates : les maximums restent voisins de la saturation de l’air en eau (97 et 98 %), tandis que les minimums sont encore élevés, entre 59 % en février et 75 % en saison humide (juillet-août).

61Aux stations de la province, les quatre courbes « en cloche » ont des similitudes certaines entre elles, avec ici aussi des pointes centrées sur la saison humide (août-(septembre) et des creux sur la saison sèche (février-mars).

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62Un point intéressant à noter sur le carton 8 qui pourrait paraître paradoxal à première vue est qu’au cœur de la saison sèche (décembre à mars), les humidités maximales de Maroua sont vraiment faibles et surtout inférieures à celles de N’Djamena situé pourtant 190 km plus au nord. En fait, cela doit être mis en relation avec des températures minimales (et moyennes) de l’air bien plus élevées durant ces mois à Maroua qu’à N’Djamena (cf. carton 7).

Insolation

63La durée d’insolation est mesurée à l’aide d’un héliographe Campbell. Le principe de l’appareil est simple : une sphère de verre massif dite souvent « boule de cristal » focalise les rayons du soleil sur une bande de carton, provoquant ainsi un trait de brûlure dont la longueur est proportionnelle à la durée pendant laquelle le soleil a été présent. La mesure est exprimée en heures et dixièmes.

64Les durées d’insolation moyennes mensuelles à N’Djamena, Maroua-Salak et Yaoundé sont données sur la figure 2 que l’on peut interpréter comme suit : La durée moyenne annuelle de présence du soleil est presque double sur le nord de la province, à N’Djamena (3 150 h) de celle observée à Yaoundé (1 650 h). À Maroua-Salak, on mesure une moyenne annuelle de 2 900 heures.

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65Dans l’Extrême-Nord, chaque mois (excepté août à Maroua) détient une valeur supérieure au maximum mensuel de Yaoundé (178 heures en janvier).

66Concernant la répartition mensuelle, on a naturellement un minimum pendant la saison des pluies (août) et un maximum durant la saison sèche (décembre).

67Pour une raison qui nous échappe (due aux données retenues ?), la reprise d’insolation observée en mai tant à N’Djamena qu’à Yaoundé, n’est pas visible à Maroua.

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FIGURE 2. Moyennes mensuelles des durées d’insolation (en heures)

Agroclimatologie

68L’agroclimatologie peut être définie comme l’étude des interactions « climat-sol-plante ». Plus précisément il s’agit de l’étude de l’action des facteurs du climat sur le comportement des plantes et, dans le cas qui nous intéresse, sur la productivité des cultures.

69Nous exploitons ici les principaux résultats de l’Atlas agroclimatique des pays de la zone du CILSS (1992) qui comprend diverses études statistiques aux stations des États du Sahel, parmi lesquelles la station synoptique de N’Djamena au Tchad. La station synoptique de Maroua-Salak a été prise en compte sur les cartes, cependant les tableaux statistiques n’ayant pas été publiés, il nous a fallu d’une part demander des sorties spéciales à Agrhymet (pluviométrie décadaire) et d’autre part estimer les valeurs d’ETP à partir des cartes.

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Évapotranspiration potentielle (ETP)

70Avec la pluie, l’évapotranspiration est un des facteurs essentiels du climat aux yeux des professionnels de l’eau et de l’agroclimatologue en particulier.

71On groupe sous ce nom d’évapotranspiration l’ensemble des processus d’évaporation physique et de transpiration des plantes. Sa mesure directe, effectuée à un lysimètre ensemencé de la plante étudiée, est rare dans le monde du fait de la lourdeur d’exploitation de l’appareillage. Heureusement de nombreuses études ont permis d’approcher les valeurs de l’évapotranspiration potentielle (ETP) d’un lieu, terme représentant le pouvoir évaporant maximal de l’atmosphère sans restriction d’eau pour la plante. Parmi ces travaux, la formule de Penman est unanimement reconnue.

72Dans cette formule, l’ETP est calculée à partir des autres éléments du climat et en particulier : la température de l’air, sa tension de vapeur d’eau (humidité), le rayonnement (durée d’ensoleillement) et la vitesse du vent à 2 mètres. L’ETP est exprimée en millimètre de hauteur d’eau journalière, décadaire, mensuelle ou annuelle, ce qui permet une comparaison directe avec la pluie.

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73L’ETP annuelle médiane (une année sur deux) calculée avec la formule de Penman modifiée par la FAO sur la période 1951-1980 est, en valeurs arrondies, de 2 150 mm à N’Djamena et 2 000 mm à Maroua-Salak. Elle peut être estimée à 1 200 mm à Yaoundé.

74À Maroua-Salak, les totaux mensuels médians d’ETP varient entre 85 mm en juillet et 235 mm en mars.

75La figure 3 donne les valeurs décadaires médianes d’ETP à la station de Maroua-Salak, représentative du Diamaré ; elles varient entre 27 mm pour la dernière décade de juillet et 81 mm fin février, début mars.

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76Dans le but de régionaliser la présentation, les ETP à Maroua sont comparées aux valeurs médianes des précipitations décadaires de deux stations groupées du Diamaré : Maroua-Salak et Bongor au Tchad. On voit tout de suite sur le graphique l’énorme différence entre ces deux facteurs agroclimatiques que sont la pluie d’une part et l’ETP d’autre part, principalement au cours de la saison sèche.

Bilan hydrique des cultures

77Un modèle classique en agroclimatologie est le bilan hydrique d’une culture à un site — en général une station climatologique — dans lequel on calcule pas à pas le devenir des eaux de pluie (ou d’irrigation) face à la demande évaporatoire du climat. Ce devenir de l’eau peut être le suivant :

  • Quand la pluie est suffisante, l’ETP est entièrement satisfaite et on dit alors que l’évapotranspiration réelle (ETR) est égale à l’évapotranspiration potentielle (ETP).
  • Après satisfaction des plantes, il y a infiltration dans le sol jusqu’à une valeur dite de « réserve utile (RU) » qui doit être estimée par l’agroclimatologue en fonction des caractéristiques du sol et de la plante. Cette réserve est de l’ordre de 30 mm par mètre d’épaisseur pour un sol sableux et de 120 à 200 mm pour un sol argileux.
  • Lorsque la pluie est inférieure à l’ETP, il y a alimentation hydrique de la plante (transpiration) et de l’atmosphère (évaporation) à partir de la réserve en eau du sol, si celui-ci n’est pas déjà entièrement asséché.
  • Enfin, en dehors des besoins de la plante et de l’évaporation physique, on peut avoir du ruissellement à la surface du sol formant rigoles, ruisseaux et rivières, et du drainage en profondeur vers les nappes, pour la partie de l’eau infiltrée non retenue par le sol. Les besoins particuliers connus de chaque culture modulent ce bilan et permettent d’évaluer l’effet des variations climatiques sur la production.
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FIGURE 3. Pluies et ETP décadaires sur le Diamaré, période 1951-1980 (d’après données Agrhymet)

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78Les auteurs de l’Atlas du CILSS ont écrit et mis en œuvre une série de logiciels permettant de simuler sur des années observées les comportements face aux aléas du climat de six cultures types (mil, sorgho, niébé, arachide, maïs et riz pluvial) répartis en dix cultivars à durées de cycle végétatif différentes (par exemple mil de 90 jours et mil de 120 jours…).

79La période de 36 années prise en compte (1950 à 1985) est caractérisée, rappelons-le, par une première série de 18 années (1950-1967) au cours desquelles la pluviosité a été plutôt excédentaire, puis par la période 1968-1985 comprenant d’assez nombreuses années déficitaires et très déficitaires, avec souvent de mauvaises répartitions mensuelles des pluies pendant la saison humide.

80Le pas de temps retenu pour les calculs est la décade, en effet dix jours représentent un intervalle suffisamment court pour admettre que les plantes puissent réagir aux agressions climatiques temporaires que sont l’absence de pluie et (ou) les températures élevées.

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81Pour chaque décade successive, le logiciel prend en compte les valeurs de pluie observée et de l’ETP calculée par la formule de Penman modifiée, ainsi que les coefficients culturaux de besoin en eau de la plante et ses coefficients de réponse aux stress hydriques. Les réserves utiles du sol retenues sont adaptées à chaque type de culture, compte tenu du contexte pédologique local.

82En plus des renseignements pouvant être utilisés en temps réel par des gestionnaires (besoin en eau d’irrigation, prévisions de rendements…), la méthode a permis de cartographier les résultats des études statistiques relatives à deux informations agroclimatologiques importantes :

  • les indices de rendement agricole espéré (IRESP) des dix cultivars ;
  • leurs dates optimales de semis.

Indice de rendement agricole espéré (IRESP)

83Cet indice exprimé en pourcentages du rendement maximum, traduit le niveau de productivité du cultivar à l’hectare du point de vue de la seule alimentation en eau, en faisant abstraction de tous les autres facteurs limitatifs, tels que la fertilité du sol, la diminution des temps de jachère…

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84Sur les cartons 9 a et 9 b ces indices calculés sur la période sèche 1968-1985 sont présentés pour quatre occurrences d’apparition comprises entre une année sur deux (1 sur 2, correspondant à la fréquence 0,50) et quatre années sur cinq (4 sur 5, fréquence 0,80), cette dernière occurrence correspondant à un bon niveau de réussite dans la stratégie d’un agriculteur.

85Bien que les échelles des IRESP en ordonnée aient été choisies volontairement différentes, on voit tout de suite que les rendements espérés pouvaient être estimés encore prometteurs à Maroua, mais au contraire désastreux à N’Djamena sur la période sèche 1968-1985.

86À Maroua, en dehors du sorgho au cycle de 120 jours pour lequel quatre années sur cinq l’IRESP est égal à 85 %, tous les autres indices ont été égaux ou supérieurs à 90 % ; ce qui représente des conditions relativement favorables pour des tentatives d’ensemencement des cultivars étudiés.

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87Les valeurs d’IRESP sont naturellement d’autant plus élevées que le cultivar est précoce (75 jours, puis 90, 100…).

88Concernant les baisses de rendement agricole imputables à la sécheresse observée depuis 1968, la figure 4 présente pour les dix cultivars les baisses que l’on a pu calculer entre la période humide 1950-1967 et la période sèche 1968-1985.

89Bien que beaucoup plus faibles qu’à N’Djamena, les baisses de rendement calculées à Maroua montrent que la période de sécheresse a eu une influence non négligeable (5 à 7 % de baisses) sur les cultures les plus exposées aux chocs hydriques, à savoir dans l’ordre : le riz pluvial-100, le sorgho-120 et le maïs précoce-110.

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90L’influence de la sécheresse est encore significative (baisse de 1 et 2 %) avec les cultivars d’arachide et de mil de plus de 100 jours. Par contre, elle ne semble pas avoir eu d’impact (théorique) sur les cultures précoces d’arachide-90, de mil-90 et de niébé-90 et 75.

91À N’Djamena, on voit sur le carton 9 b que les quatre premiers cultivars les plus exigeants en eau (riz-100, sorgho-120, maïs-110 et arachide-120), si tant est qu’ils aient pu être plantés et récoltés dans cette région, n’ont autorisé sur la période sèche 1968-1985 que des espoirs de rendement IRESP au maximum de 50 % une année sur 2 pour l’arachide (40 % pour le maïs) et bien en dessous pour les autres occurrences présentées. On peut dire que les espoirs de réussite de ces quatre cultivars ont été très très minces, sinon nuls de 1968 à 1985.

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FIGURE 4. Pourcentages de baisses de rendement agricole de dix cultivars entre les périodes 1950-1967 (H) et 1968-1985 (S)

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92À la lecture du même carton 9, on voit que les espoirs ont été aussi très réduits pour les deux cultivars suivants (mil-120 et arachide-105) : IRESP = 70 % une année sur deux et 50 % quatre années sur 5.

93Seuls les cultivars précoces (arachide-90, mil-90, niébés 90 et 75) ont présenté au cours des années de sécheresse des indices de rendement agricole espéré de l’ordre ou supérieurs à 80 % quatre années sur cinq, sans atteindre 100 % toutefois. Ce sont donc les seuls cultivars qui auraient pu être semés et récoltés au cours des années de sécheresse au Sahel.

94Concernant les baisses de rendement agricole entre la période humide 1950-1967 et la période sèche 1968-1985, la figure 4 donne ces valeurs en pourcentage pour chaque cultivar.

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95Si d’un seul point de vue théorique, on avait considéré pour Maroua que les baisses pouvaient paraître relativement modestes, les diagrammes comparés aux deux stations montrent toute l’ampleur de l’« hécatombe agricole » à N’Djamena pour tous les cultivars. En effet, les baisses d’IRESP entre périodes humide et sèche ont été au moins dix fois plus fortes à N’Djamena qu’à Maroua pour chaque cultivar.

96On peut faire la lecture simultanée suivante du carton 9 b et de la figure 4 :

  • Pour le riz pluvial de 100 jours et l’occurrence d’une année sur deux, l’indice de rendement agricole espéré est tombé de 90 % (20 % du carton 9 b + 70 % de la figure 4) en période humide, à 20 % en période sèche ; pour une occurrence de 4 années sur 5, le rendement a chuté de 77 % à 7 % ;
  • pour le sorgho de 120 jours et les mêmes occurrences, les rendements agricoles calculés sont tombés, du fait de la sécheresse, de 82 à 20 %, et 70 à 8 % ;
  • pour le maïs de 110 jours : 90 à 40 % (occurrence 1 sur 2) et 58 à 8 % (4 sur 5) ;
  • arachide de 120 jours : 82 à 50 % et 64 à 32 %…

Dates optimales de semis

97Ces optimums sont d’autres résultats obtenus à partir des bilans hydriques décadaires simulés pour les dix cultivars pris en compte.

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98La figure 5 est le calendrier des optimums culturaux établis pour Maroua et N’Djamena d’après les cartes publiées.

99Sur la figure 5 nous avons mis en évidence à N’Djamena les six cultivars pour lesquels il a fallu abandonner tout espoir d’obtention de résultat satisfaisant au cours de la période de sécheresse. Ces cultures en effet présentent des valeurs d’IRESP inférieures à 10 %, ou à 50 % dans les meilleurs des cas, pour une occurrence courante de 4 sur 5 années.

100Il est important aussi de noter que l’étude statistique n’a pas permis de mettre en évidence un changement significatif des dates optimales entre la période humide 1950-1967 (non fournie ici) et la période sèche 1968-1985, à chacune des deux stations de référence de Maroua-Salak et N’Djamena.

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101D’après les auteurs de l’Atlas du CILSS, cela montrerait :

102« d’une part la stabilité dans les démarrages des précipitations [agricoles utiles] entre les deux périodes humide et sèche] et d’autre part l’avantage d’une mise en place précoce des cultures. Dans certains pays du Sahel, cette précocité est obtenue par des semis en sec.

103« Le paramètre date de semis n’est en fait qu’indicatif, car en réalité les paysans répartissent les semis entre toutes les pluies mouillant bien le sol et, pour eux, il n’y a pas une date unique de plantation. C’est une pratique qui accroît les chances de réussite à cause des fluctuations dans l’installation de la saison des pluies.

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104« Dans les zones les plus septentrionales les cultivars les plus précoces [75 à 90 jours] permettent une plus grande marge de manœuvre pour le moment de leur mise en place. »

Conclusion

105On peut dire que l’ensemble de l’Extrême-Nord a été touché par les conséquences agroclimatiques des stress hydriques de la période sèche 1968-1985, qui fait partie des deux décennies 1970 et 1980 marquant la « sécheresse au Sahel ». Ces conséquences ont été plus ou moins importantes, avec tous les intermédiaires, entre les deux extrêmes décrits ci-dessus, à savoir :

  • sur le Diamaré (station de Maroua), les baisses d’indices de rendements agricoles espérés (maximum 7 %) ont pu être supportées, au moins à l’échelle macro-économique de l’ensemble de la zone agricole ;
  • sur l’extrême nord de la province (station de N’Djamena), les baisses de rendement agricole insupportables ont entraîné d’énormes difficultés ou des impossibilités de culture pour ce qui concerne les cultivars de durées de cycle végétatif supérieurs ou égaux à 100 jours. Les baisses de rendement agricole calculées ont été non négligeables (1 à 7 %) pour les autres variétés plus précoces.

106Au total, pour la partie septentrionale de l’Extrême-Nord, la période dite de la « sécheresse au Sahel » a été une catastrophe agronomique. Il convient toutefois de la tempérer par le développement parallèle de cultures de contre-saison, véritables réponses à cette série de stress. Il s’agit des sorghos repiqués dits muskuwaari, de la création de périmètres rizicoles le long du bas Logone, de l’accroissement spectaculaire des cultures maraîchères et, enfin, d’une mise en culture (maïs, niébé), sur grande échelle, des laisses du lac Tchad.

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FIGURE 5. Dates optimales des semis de dix cultivars (période 1968-1985)

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Carton 1 – Positions moyennes de l’équateur météorologique en surface et circulations dans les basses couches, en janvier et août (d’après Asecna, 1973, modifié)

Carton 1 - Positions moyennes de l’équateur météorologique en surface et circulations dans les basses couches, en janvier et août (d’après Asecna, 1973, modifié)

Carton 2 – Coupe méridienne dans l’atmosphère en août, passant par Maroua, et répartition en zones de temps (d’après J.B. Suchel, 1988, modifié)

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Carton 2 - Coupe méridienne dans l’atmosphère en août, passant par Maroua, et répartition en zones de temps (d’après J.B. Suchel, 1988, modifié)

Carton 3 – Découpage en régions climatiques et stations de référence (d’après J.B. Suchel, 1988)

Carton 3 - Découpage en régions climatiques et stations de référence (d’après J.B. Suchel, 1988)

Carton 4 – Vecteurs pluviométriques annuels régionaux (période 1944-1995)

Carton 4 - Vecteurs pluviométriques annuels régionaux (période 1944-1995)

Carton 5 – Précipitations mensuelles (période 1944-1995)

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Carton 5 - Précipitations mensuelles (période 1944-1995)

Carton 6 – Rose des vents en janvier et août à Maroua-Salak : pourcentages des directions moyennes observées (période 1961-1970)

Carton 6 - Rose des vents en janvier et août à Maroua-Salak : pourcentages des directions moyennes observées (période 1961-1970)

Carton 7 – Températures moyennes mensuelles maximales, moyennes et minimales (données J.C. Olivry, 1986 et J.B. Suchel, 1988)

Carton 7 - Températures moyennes mensuelles maximales, moyennes et minimales (données J.C. Olivry, 1986 et J.B. Suchel, 1988)

Carton 8 – Moyennes mensuelles des humidités relatives maximales et minimales (données J.C. Olivry, 1986 et 1996)

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Carton 8 - Moyennes mensuelles des humidités relatives maximales et minimales (données J.C. Olivry, 1986 et 1996)

Carton 9 – Indice de rendement agricole espéré, période 1968-1985 (données Agrhymet)

Carton 9 - Indice de rendement agricole espéré, période 1968-1985 (données Agrhymet)

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Written by RAOUL TOUODOP

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