L'eau souterraine, ressource vitale pour l'alimentation en eau potable et pour l'irrigation en Afrique subsaharienne, présente une certaine résilience aux variations et changements climatiques. C’est ce que révèle une étude coordonnée par des chercheurs de l’University College London, de Cardiff University (Royaume-Uni) et de l’IRD, publiée le 7 août 2019 dans la revue Nature. L’étude montre également que le renouvellement des eaux souterraines dépend d'événements de forte pluie et d'inondations, qui pourraient être amplifiés par les changements climatiques.

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L'eau souterraine joue un rôle central dans l’alimentation durable en eau des populations d'Afrique subsaharienne. Largement présente, généralement de bonne qualité, elle possède une capacité intrinsèque à amortir les épisodes de sécheresse et de variations du climat. Au Bénin par exemple, dans les roches de socle qui couvrent environ 80 % de la superficie du pays, l'IRD et l'Institut National de l’Eau (INE) ont montré en 2015 que la réserve en eau souterraine était d'en moyenne 440 litres d'eau par mètre carré de surface au sol, et qu’elle pouvait amortir des variations du climat sur plus de 6 ans en moyenne.

Ainsi, préserver l’eau souterraine est primordial pour répondre durablement aux besoins croissants en eau et atteindre les Objectifs de développement durable (ODD) « éliminer la faim, assurer la sécurité alimentaire, améliorer la nutrition et promouvoir l’agriculture durable » (n°2) et « Garantir l’accès de tous à des services d’alimentation en eau et d’assainissement gérés de façon durable » (n°6).

Un doctorant de l’Université Abomey Calavi effectue un relevé de données sur un site d'observation des niveaux d'eau souterraine et de la pluie au Bénin. Il réalise également une mesure hydrogéologique pour le calcul de la recharge de la nappe souterraine.

© UAC - FMA Lawson

Un doctorant de l’Université Abomey Calavi effectue un relevé de données sur un site d'observation des niveaux d'eau souterraine et de la pluie au Bénin. Il réalise également une mesure hydrogéologique pour le calcul de la recharge de la nappe souterraine

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Un réseau d’observation à long terme

L’étude publiée dans Nature a mobilisé un consortium de 32 scientifiques internationaux, notamment des partenaires scientifiques béninois de l’IRD, de l’INE et de la Direction générale de l’Eau (DG-Eau).

Les chercheurs ont analysé conjointement les données hydrologiques de 9 pays Africains - Bénin, Burkina Faso, Niger, Ghana, Tanzanie, Ouganda, Zimbabwe, Namibie, Afrique du Sud - pour mieux comprendre comment le renouvellement des réserves en eau souterraine répondait au climat et à la géologie. Pour cela, ils ont étudié les enregistrements de longues durées (entre 20 à 50 ans) de niveaux d'eau souterraine et de pluie obtenus dans une large variété de climat, de très aride à humide1.

Les données collectées concernent par exemple la période entre 1991 et 2017 pour le site de Cococodji (Bénin, climat humide) ; entre 1978 et 2016 pour le site de Ouagadougou (Burkina Faso, climat semi-aride) ; entre 1973 et 2016 pour le site de Sterkloop (Afrique du Sud, climat semi-aride) ; entre 1955 et 2016 pour site de Makutapora (Tanzanie, climat semi-aride).

En analysant ces données, les chercheurs ont découvert que dans les zones humides comme au Bénin, l'eau souterraine est renouvelée essentiellement par l'eau de pluie, qui s'infiltre directement depuis la surface du sol. Dans les zones arides au contraire, le renouvellement de l'eau souterraine se fait généralement depuis des infiltrations localisées sous les cours d'eau temporaires et les marres des bas-fonds.

Une équipe d’étudiants en doctorat et Master de l’UAC lors de la réalisation d’un sondage de Résonnance Magnétique Protonique (RMP) au Bénin. Cette méthode géophysique développée par l’Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE) permet de quantifier le volume d’eau entré dans l’aquifère.

© UAC - FMA Lawson

Une équipe d’étudiants en doctorat et Master de l’UAC lors de la réalisation d’un sondage de Résonnance Magnétique Protonique (RMP) au Bénin. Cette méthode géophysique développée par l’Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE) permet de quantifier

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Favoriser l’adaptation des populations

Par ailleurs, l’étude indique que la géologie joue également un rôle dans les volumes d'eau renouvelée, et que la recharge des eaux souterraines en Afrique dépend des fortes pluies et des inondations, qui pourraient être amplifiés par les événements climatiques extrêmes comme El Niño et La Niña.

« Les études antérieures se sont intéressées aux ressources régionales en eau souterraine à partir de résultats de modèles de grandes échelles. Elles ont ignoré l'infiltration localisée sous les cours d'eau temporaire et dans les bas-fonds, et ont ainsi sous-estimé leur renouvellement et leur résilience face au changement climatique », précise Richard Taylor (UCL), un des coordinateurs de l’étude.

« Cette meilleure compréhension des processus qui contrôlent le renouvellement des stocks d'eau souterraine est d'une grande importance pour mieux estimer les impacts du changement climatique et ainsi élaborer des stratégies d'adaptations appropriées », souligne Jean-Michel Vouillamoz, hydrogéologue et géophysicien à l’RD, qui a coordonné les analyses des données au Bénin.

Dans les zones sèches où l'eau souterraine est souvent la seule ressource pérenne, ces stratégies pourraient s'appuyer sur la prédiction des évènements de fortes pluies et d'inondations qui génèrent un renouvellement des eaux souterraines.

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Note

1. Les enregistrements des variations de niveau d'eau souterraine sur des durées de plusieurs décennies sont rares en Afrique. Au Bénin, la DG-Eau et l'INE ont mis en place des réseaux d'observation sur le temps long. Ce dispositif est essentiel pour la compréhension des variations du climat.

Référence : Cuthbert, M, Taylor, R, Favreau, G. et al. Observed controls on resilience of groundwater to climate variability in sub-Saharan Africa, Nature, 7 août 2019.

Contact Jean-Michel Vouillamoz, hydrogéologue et géophysicien à l’IRD (UMR IGE) : jean-michel.vouillamoz@ird.fr