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Le bassin versant du Mayo Tsanaga (Nord Cameroun) : un bassin versant d’expérimentation et de compréhension des relations Homme/Milieu.

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Depuis les trente dernières années, de nombreuses études scientifiques s’intéressent aux dynamiques hydrologiques relevées dans le bassin versant du lac Tchad. En effet, ce bassin versant a été, et est encore, une zone emblématique des impacts du changement climatique sur la ressource en eau en région sub-saharienne. la gestion de cette ressource est d’autant plus complexe que ce bassin versant se partage entre le Tchad, le Niger, le Nigéria et le Cameroun. Ce dernier, bien que important pour le fonctionnement hydrique du lac Tchad, est encore trop peu étudié par la communauté scientifique. Nous nous proposons donc de travailler sur le bassin versant du Mayo-Tsanaga, situé au Nord Cameroun et connecté au fleuve Logone, affluent du fleuve Chari et principal contributeur au bilan hydrique du lac Tchad. Quelques chercheurs de l’ORSTOM (Office de la Recherche Scientifique et Technique Outre-Mer) ont déjà travaillé sur ce bassin versant dans les années 1970, mais très peu de travaux ont été mis en place ces vingt-cinq dernières années sur celui-ci. de ce fait, il est primordial aujourd’hui, afin de pouvoir relancer une étude du bassin versant du Mayo-Tsanaga par instrumentation, de remettre à jour nos connaissances géomorphologiques, hydrographiques et d’occupation du sol. Pour ce faire, nous avons recours à des données récentes et plus précises (MNT Aster, images satellites landsat TM et etM+) afin de suivre les dynamiques Hommes / milieux ayant cours depuis les 25 dernières années. Ce travail montre une mutation et une organisation complexe des pratiques, en relation notamment avec la géomorphologie et la pédologie du bassin versant du Mayo-Tsanaga
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Le bassin versant du Mayo-Tsanaga (Nord Cameroun) : un bassin versant expérimental pour une compréhension des
relations Homme/Milieu.
Leroux Louisea,b, Oszwald Johana,c,d, Benjamin Ngounou Ngatchae, Sebag Davida,f, Marie-Josée Penvenc, et Eric
Servata
a. HydroSciences Montpellier, UMR 5569 CNRS/IRD. Université de Montpellier 2, Place Eugène Bataillon - CCMSE, F-
34095, Montpellier Cedex 05 ; eric.servat@um2.fr
b. Adresse actuelle : CIRAD, UMR TETIS, Maison de la Télédétection, 500 rue François Breton, 34093, Montpellier ;
louise.leroux@teledetection.fr
c. LETG-Rennes COSTEL, UMR 6554 CNRS. Université Rennes 2, Place Henri Le Moal, 35000, Rennes. E-mail :
johan.oszwald@uhb.fr ; marie-josee.penven@uhb.fr
d. ECODIV, EA 1293. Université de Rouen, Place Emile Blondel, F-76821, Mont-Saint-Aignan.
e. Université De Ngaoundéré, faculté des Sciences, Département des Sciences de la Terre, BP 454 Ngaoundéré,
Cameroun ; Ngatchangou@yahoo.fr
f. M2C, UMR 6143 CNRS. Université de Rouen, Place Emile Blondel, F-76821, Mont-Saint-Aignan ; david.sebag@univ-
rouen.fr
Résumé : Depuis les trente dernières années, de nombreuses études scientifiques s'intéressent aux dynamiques
hydrologiques relevées dans le bassin versant du Lac Tchad. En effet, ce bassin versant a été, et est encore, une zone
emblématique des impacts du changement climatique sur la ressource en eau en région sub-saharienne. La gestion de
cette ressource est d'autant plus complexe que ce bassin versant se partage entre le Tchad, le Niger, le Nigéria et le
Cameroun. Ce dernier, bien que important pour le fonctionnement hydrique du lac Tchad, est encore trop peu étudié par
la communauté scientifique. Nous nous proposons donc de travailler sur le bassin versant du Mayo-Tsanaga, situé au
Nord Cameroun et connecté au fleuve Logone, affluent du fleuve Chari et principal contributeur au bilan hydrique du lac
Tchad. Quelques chercheurs de l'ORSTOM (Office de la Recherche Scientifique et Technique Outre-Mer) ont déjà
travaillé sur ce bassin versant dans les années 1970, mais très peu de travaux ont été mis en place ces vingt-cinq
dernières années sur celui-ci. De ce fait, il est primordial aujourd'hui, afin de pouvoir relancer une étude du bassin
versant du Mayo-Tsanaga par instrumentation, de remettre à jour nos connaissances géomorphologiques,
hydrographiques et d'occupation du sol. Pour ce faire, nous avons recours à des données récentes et plus précises
(MNT Aster, images satellites Landsat TM et ETM+) afin de suivre les dynamiques Hommes / milieux ayant cours depuis
les 25 dernières années. Ce travail montre une mutation et une organisation complexe des pratiques, en relation
notamment avec la géomorphologie et la pédologie du bassin versant du Mayo-Tsanaga.
Mots Clés : Nord-Cameroun, Télédétection, Landsat, Modèle Numérique de Terrain, Occupation du sol, Bassin versant
Abstract: Since the last thirty years, many scientific studies take an interest in hydrological dynamics that taking place in
the Lake Chad catchment. Indeed, this catchment has been and still is an area representative of the impacts of climate
change on water resources in sub-Saharan region. Management of this resource is especially complex because this
catchment is divided between Chad, Niger, Nigeria and Cameroon. Despite the fact that this basin is playing an
important role in the functioning hydric of Lake Chad, it is still too little studied by the scientific community. We propose to
work on Mayo-Tsanaga catchment, located in North Cameroon and connected to the Logone River, a tributary of the
Chari River and main contributor to the water balance of Lake Chad. Some researchers of the ORSTOM (Office of
Scientific and Technical Research Overseas) have worked on this catchment in the 1970s, but very little work has been
put in place these last twenty-five years. Therefore, in order to revive a study about Mayo-Tsanaga catchment by
instrumentation, it appears essential to update our knowledge about geomorphology, hydrography and land-use. To do
this, we use recent and more accurate data (DEM Aster and satellite images Landsat TM and ETM +) that allow to
monitor the dynamics Men / Background during the past 25 years. This work shows a changing and a complex
organization of practices, particularly relating to the geomorphology and soils of Mayo-Tsanaga catchment.
Keywords : North Cameroon, Remote sensing, Landat, Digital Elevation Model, Land-use, Catchment
1. Introduction
Depuis la fin des années 60, l’Afrique sub-
saharienne subit l’une des fuctuations climatiques les
plus spectaculaires du XXème siècle, marqué par un
déficit pluviométrique de l’ordre de 20 à 50% dans la
zone sahélienne [L’HOTE et al., 2002 ; LEBEL et al.,
2009]. Parallèlement, cette région a connu une des
croissances démographiques les plus marquées au
2
monde [RAYNAUT, 2001] associée à d’intenses flux
migratoires, notamment un exode rural massif jusque
dans les années 80-90. Cette combinaison de
fluctuations climatiques et démographiques a entrainé
des changements drastiques des environnements
[LOIREAU, 1998 ; HERRMAN et al., 2005]. Dans le Sud-
Ouest du Niger, la réponse hydrologique des bassins
versants à ces changements environnementaux a été
abondamment étudiée [CAPPELAERE et al., 2009 ;
FAVREAU et al., 2009]. Toutes ces études ont montré
que ces changements s’accompagnent d’une
augmentation du ruissellement qui entraine une
remontée de la nappe phréatique dans un contexte de
sécheresse [LEDUC et al., 1997 ; LEBLANC et al., 2008] et
peuvent s’expliquer par des changements d’occupation
des sols et des états de surface (i.e. encroûtement).
Dans ce contexte de mutations accélérées, il semble
nécessaire de multiplier les études locales afin de
développer des modèles permettant de prévoir
l’évolution de la ressource en eau et qui soient adaptés
à la diversité des situations géomorphologiques,
bioclimatiques et démographiques rencontrées. Si de
nombreuses études sont engagées en Afrique de
l’Ouest (négal, Mali, Burkina Faso, Bénin), trop peu
portent sur le bassin hydrologique du Lac Tchad qui
abrite pourtant une population très nombreuse et
dépendante d’une gestion partagée des ressources en
eau.
Au Nord Cameroun (Figure 1), de nombreux
aménagements hydrauliques (barrages, retenues
villageoises, puits, forages) ont été mis en place à partir
de la fin des années 1970 pour répondre aux besoins
de l’agriculture et garantir un approvisionnement en eau
régulier toute l’année aux populations [IYEBI-MANDJEK &
SEIGNOBOS, 2000]. Or, ces infrastructures favorisent
l’implantation et l’augmentation des activités humaines,
accentuant ainsi les modifications de l’occupation du sol
et des états de surfaces [MAHE, 2006]. En effet, cette
pression anthropique se traduit par une extension des
terres consacrées aux usages agricoles et une
augmentation de la déforestation dans les espaces aval
des bassins versants. En revanche, en raison d’un
exode rural plus ou moins prononcé, les espaces amont
ont connu des phénomènes de déprise agricole
entrainant une reforestation progressive. Ces
phénomènes ont pour conséquence de modifier le bilan
hydrique du bassin à travers les capacités de
ruissellement des surfaces et d’infiltration des sols.
Cette modification des territoires hydrologiques remet
alors en question le partage de la ressource en eau à
l’échelle des bassins versants. Bien que la question de
l’allocation de la ressource en eau soit particulière
aiguë dans la région, aucune solution n’a été jusqu’ici
proposée pour établir des modèles de gestion intégrée
à l’échelle des bassins. C’est pour contribuer à cet
effort que des programmes de recherche internationaux
ont été mis en place pour faire du bassin versant du
Mayo Tsanaga un bassin versant pilote représentatif
des situations rencontrées au Nord Cameroun.
Le Mayo-Tsanaga est un cours d’eau temporaire
qui draine un bassin versant de 1500 km². Ce bassin
versant a fait l’objet de nombreux suivis depuis les
années 1970 [NOUVELOT, 1973 ; OLIVRY & HOORELBECK
1975 ; LIENOU et al.,2005 et 2009].Cependant, ces
travaux sont restés ponctuels. Il convient de
réactualiser l’ensemble de nos connaissances,
notamment au vu des dynamiques récentes. Cette
étude vise à affiner nos connaissances sur le bassin et
son fonctionnement, et ce en vue de la mise en place
d’une modélisation des flux hydriques. A partir d’un jeu
de données constitué initialement d’images satellites et
d’un Modèle Numérique de Terrain (MNT), cet article
vise à répondre à deux objectifs :
(1) Le bilan hydrique du bassin est en partie
conditionné par le relief, particulièrement
quand celui-ci est accidenté [LIENOU et al.,
2005]. Le premier objectif de ce travail est de
réaliser étude géomorphologique et
hydrographique du bassin, notamment pour
montrer l’influence de la distribution des reliefs
de l’amont vers l’aval et leur influence sur le
possible fonctionnement du système du Mayo
Tsanaga. Il doit permettre l’identification de
compartiments géomorphologiques qui seront
traités indépendamment par les modèles
hydrologiques ;
(2) Les changements d’utilisation des sols ont
aussi un impact important sur les cycles
hydrologiques, sur la génération des
écoulements [CASENAVE & VALENTIN, 1989 ;
BUYTAERT et al., 2006] et sur la disponibilité en
eau [BUYTAERT et al., 2006]. Le second objectif
développé dans cet article est de mettre en
place une cartographie de l’occupation du sol
sur le bassin versant du Mayo-Tsanaga sur
plusieurs dates.
3
Figure 1 : Carte de localisation du bassin versant du Mayo-Tsanaga (Nord-Cameroun).
2. Matériel et méthodes
2.1. Présentation du site d’étude
Le bassin versant du Mayo-Tsanaga a été perçu
dès les années 1960 comme étant un site remarquable.
En effet, ce bassin s’étend des Monts Mandara à
l’Ouest et s’étend jusqu’aux Yaérés vers l’Est, faisant
ainsi la jonction avec la plaine alluviale du Logone et,
plus largement avec le bassin hydrologique du Lac
Tchad. En outre, ce bassin particulièrement sensible
aux fluctuations climatiques est anciennement
anthropisé et connaît des dynamiques récentes
importantes puisqu’il abrite la ville de Maroua,
cinquième ville du Cameroun avec près de 400 000
habitants. Ces caractéristiques géomorphologiques,
bioclimatiques et démographiques ont justifié plusieurs
études menées dès les années 1960 [NOUVELOT, 1973 ;
OLIVRY, 1986 ; LIENOU et al., 2009]. Celles-ci ont surtout
porté sur les flux hydriques et sédimentaires et sur les
conséquences de la géomorphologie contrastée du
bassin versant du Mayo-Tsanaga [NOUVELOT, 1973]. A
l’Ouest, la zone amont du bassin se caractérise par un
relief montagneux, avec des pics culminant jusqu’à
1392 mètres et des pentes abruptes (entre 5% et 10%).
La zone de piémont se distingue par des pentes moins
marquées (entre 2% et 5%) et par un relief tabulaire
associant des glacis-terrasses à des plaines alluviales
d’où émergent quelques « inselbergs ».A l’Est, la zone
aval une vaste plaine alluviale, au relief plat et
monotone [NOUVELOT, 1973 ; OLIVRY, 1986], avec de
très faibles pentes (< à 2%). Enfin, le réseau
hydrographique est constitué de cours d’eau
temporaires, appelés « mayos » en fulfulde [NGOUNOU
NGATCHA et al., 2007], dont le Mayo-Tsanaga et son
affluent principal le Mayo-Kalliao (Figure 1).
BRABANT et GAVAUD [1985] ont également mené
une analyse détaillée sur la pédologie du bassin. La
zone amont se caractérise par la présence de sols nus
4
et de lithosols peu évolués. Les sols du piémont sont
majoritairement dérivés de matériaux transportés
(alluvions, pédiments). Enfin, la partie aval, qui abrite
des formations sablo-argileuses, est caractérisée par
des vertisols (sols argileux noirs appelés « karals ») et
des planosols hydromorphes (Figure 2).
Du point de vue de la végétation, la région est
marquée par une anthropisation très ancienne
[SEGHIERI, 1990] se traduisant par la disparition des
formations primaires. Ainsi, les formations végétales
étudiées par LETOUZEY [1985] se trouvent aujourd’hui
fortement modifiées par une pression anthropique
croissante [THEBE, 1987 ; BARBIER et al., 2003] et
doivent être réactualisées [LIENOU et al., 2009].
Toutefois, les grandes organisations végétales sont
toujours présentes car seuls leur localisation et leur état
de conservation se trouvent modifiés. Ainsi, la partie
amont du bassin abrite une végétation soudanienne
d’altitude fortement dégradée par les activités humaines
[FOTIUS, 2000]. Cependant, depuis les années 1990,
des mouvements des populations montagnardes vers la
plaine sont observés en raison des difficultés
techniques et financières pour maintenir une agriculture
rentable face au développement des cultures
spéculatives dans les espaces de la plaine [SEGHIERI,
1990]. De ce fait, on observe une reprise progressive
de la végétation naturelle de cet espace amont du
bassin. A l’aval, les zones de plaine sont
essentiellement occupées par des steppes à épineux et
des prairies inondables, plus communément appelées
« yaérés » [LETOUZEY, 1985 ; DJOUFACK et al., 2009].
Avec l’augmentation de la population, la végétation
ligneuse est quasiment éradiquée des espaces
propices au développement des cultures [FOTIUS,
2000]. Le piémont et l’aval du bassin sont ainsi devenus
des espaces de culture, largement dominés par la
production de Sorgho et de Mil [NGOUNOU NGATCHA et
al., 2007].
Situé dans la province de l’Extrême Nord
Cameroun, l’une des plus peuplées du pays
[SEIGNOBOS, 2000], le bassin versant du Mayo-Tsanaga
est donc très fortement anthropisé. Historiquement, la
répartition des peuplements y est très inégale, avec
notamment les densités les plus fortes dans les
montagnes à l’amont : jusqu’à 200 habitants/km² dans
les massifs au Nord de Mokolo. Cependant, le
développement d’un réseau de pistes depuis les
années 1980 a contribué à la concentration des
populations autour des grands axes [SEIGNOBOS, 2000].
Les pôles urbains (Maroua ou Bogo) sont maintenant
caractérisés par un habitat dense qui s’oppose à un
habitat dispersé sur le reste du bassin versant,
regroupé en quelques dizaines d’habitations ou
« saré » (regroupement de cases ; Photographie 1
[MERLE et GAUTIER, 2003]). Néanmoins, les
regroupements villageois sont beaucoup plus vastes à
l’aval qu’à l’amont. De plus, comme le souligne
SEIGNOBOS [1982], l’organisation et l’architecture des
villages dépend à la fois des différentes ethnies, mais
également de la géomorphologie du bassin.
Figure 2 : Cartographie simplifiée des sols du bassin versant du Mayo-Tsanaga, d’après les travaux de GAVAUD ET
BRADANT en 1985.
5
Photographie 1 : Saré du bassin versant du Mayo-Tsanaga qui regroupe une dizaine d'habitations (crédit : Johan
Oszwald, 2011).
2.2. Données et méthodes
La pluviométrie dans le bassin versant du Mayo-
Tsanaga est fortement contrôlée par le gradient
altitudinal et varie de 1200 mm à l’amont (altitude
moyenne de l’ordre de 900 m) à 550 mm à l’aval
(environ 300 m d’altitude), ce qui correspond à un
contexte soudano-sahélien. Il en résulte une très
grande hétérogénéité spatiale des éléments paysagers,
aussi bien sur le plan horizontal (mosaïques d’éléments
paysagers hétérogènes) que sur le plan vertical
(présence de plusieurs niveaux de strate). A cette
hétérogénéité naturelle s’ajoutent les conséquences
des interactions Homme/Milieux notables du fait de
l’anthropisation ancienne du bassin qui complexifient
davantage l’organisation du paysage.
Afin de faciliter l’étude du site, une campagne de
terrain menée au cours du mois de novembre 2011 a
permis l’identification de 12 classes d’occupation du sol.
Le mois de novembre marquant la transition entre la fin
de la saison des pluies et le début de la saison sèche,
c’est donc une période pendant laquelle le
veloppement des couverts végétaux est encore
important [SAAR, 2009] et permet de ne pas subir une
dégradation de l’image satellite par la présence de
nuages ou de nébulosité. Au cours de cette campagne
près de 1000 points GPS (Garmin 60 Cx) ont été
relevés, associés à des fiches renseignant les
différentes classes d’occupation du sol. Ce travail de
terrain permet d’interpréter et de valider les données et
traitements satellitaires.
Dans un contexte fortement anthropisé et marqué
par une complexité et une diversité de l’organisation
des types d’occupation du sol, le recours à la
télédétection permet de créer une information spatiale
homogène sur l’ensemble du bassin versant, et ce pour
plusieurs dates d’acquisition satellitaire. Les données
satellitaires utilisées sont issues des plateformes
Landsat TM 5 pour l’année 1987 (2 novembre) et
Landsat ETM+ 7 pour l’année 2006 (20 novembre). Ces
données sont gratuites et ont été téléchargées sur le
site du Global Land Cover Facility (glcf.umd.edu/data/).
La résolution spatiale de ces plateformes permet de
suivre des surfaces de 900 m², ce qui rend possible la
discrimination d’éléments paysagers cohérents. De
plus, la taille des pixels est suffisante pour faire une
réactualisation et permet de prendre en considération
les particularités du terrain. Les images ont toutes les
deux été acquises en début de période sèche, au mois
de novembre, afin de garantir une cohérence de la
réponse spectrale des différents éléments, mais
également avec les points d’échantillonnage de la
campagne de terrain. Cette date permet aussi de
garantir l’obtention d’images sans nuage, ce qui limite
les biais atmosphériques. Enfin, ce sont des données
présentant une forte résolution radiométrique, ce qui
permet d’obtenir de nombreuses informations
spectrales permettant une identification plus fine des
différents types d’occupation du sol (Tableau I).
Tableau I : Description des bandes radiométriques des
satellites Landsat.
Satellite
Résolution
radiométrique [µm]
Bande
Landsat 5 TM
[1984]
Band 1: 0.45 0.52
Band 2: 0.52 0.60
Band 3: 0.63 0.69
Band 4: 0.76 0.90
Band 5: 1.55 1.75
Band 6: 10.4 12.5
Band 7: 2.08 2.35
Bleu
Vert
Rouge
Proche Infra Rouge
Moyen Infra Rouge
Thermique
Moyen Infra Rouge
Landsat 7
ETM+ [1999]
Band 1: 0.45 0.52
Band 2: 0.52 0.60
Band 3: 0.63 0.69
Band 4: 0.76 0.90
Band 5: 1.55 1.75
Band 6: 10.4 12.5
Band 7: 2.08 2.35
Band 8 : 0.52 0.92
Bleu
Vert
Rouge
Proche Infra Rouge
Moyen Infra Rouge
Thermique
Moyen Infra Rouge
Panchromatique
Pour chaque date, les différentes images ont été
mosaïquées, corrigées radiométriquement par le
logiciel 5S [KERGOMARD, 2000] et géométriquement à
partir de points de calage émanant de la campagne de
terrain (croisement de route, ponts). Les connaissances
de terrain acquises durant la campagne de novembre
2011 ont permis de réaliser la classification supervisée
de l’image de 2006, avec l’application de l’algorithme du
maximum de vraisemblance [ROBIN, 2002]. Cet
algorithme, basé sur un algorithme bayésien, est bien
adapté à une classification supervisé car il permet de
6
prendre en considération la probabilité d’un pixel
d’appartenir à une classe selon les caractéristiques
d’occupation du sol relevées in situ. Dans un second
temps, par reconnaissance spectrale des types
d’occupation du sol, la cartographie de 1987 a pu être
mise en place, avec toutefois une certaine marge
d’erreur due à des changements de plate-forme satellite
[OSZWALD et al., 2011]. Les classifications ont permis la
cartographie de 12 classes d’occupation du sol pour
lesquelles un test de séparabilité a été effectué (test de
Jeffries-Matusita). Celui-ci a montré une séparabilité
suffisante entre nos classes, avec une séparabilité la
plus faible observée entre les steppes herbacées et les
steppes herbacées enfrichées (séparabilité de 1.90 sur
une échelle de 0 à 2).
De plus, la campagne de terrain a permis de
constater une organisation différente des couverts
végétaux selon les compartiments géomorphologiques
considérés (amont, piémont et aval). Ces observations
soulignent l’importance de mener une étude
géomorphologique du bassin visant à sectoriser les
compartiments en question. Ce travail avait été mené
en 1973 par NOUVELOT à partir de cartes
topographiques de l’Afrique centrale au 1/50 000 et au
1/200 000. Dans le cadre de ce travail, l’utilisation d’un
MNT ASTER à 30 m de résolution spatiale a permis
d’affiner et de mettre à jour les résultats obtenus par
NOUVELOT [1973]. La résolution du MNT permet de faire
un lien aisé avec les types d’informations issus de
LANDSAT. Ce MNT gratuit et a été téléchargé sur le
site ASTER GDEM
(http://www.jspacesystems.or.jp/ersdac/GDEM/E/index.
html, [TACHIKAWAet al., 2009]. Dans un premier temps,
le réseau hydrographique a été reconstitué par
croisement d’informations topographiques (MNT) et
d’informations issues de la base de données Google
Earth ® à très haute résolution spatiale sous le logiciel
Quantum GIS 1.8. Dans un second temps, l’extraction
des sous-bassins versants a été effectuée à partir du
réseau hydrographique et du MNT. En se basant sur
les travaux de NOUVELOT [1973], chaque sous-bassin
versant a été caractérisé par le calcul de paramètres
morphométriques et hydrographiques :
paramètres morphométriques : la superficie, le
périmètre, les altitudes moyenne, maximale et
minimale, la pente moyenne, l’indice de forme
(coefficient de Gravelius), la longueur du
rectangle équivalent, la largeur du rectangle
équivalent, la dénivelée spécifique et
l’élongation [NOUVELOT, 1973].
paramètres hydrographiques : le nombre total
de drains, la longueur totale de drains, la
densité hydrographique et la densité de
drainage [PAGETet al., 2008].
Une Analyse en Composantes Principales (ACP) et
une Classification Ascendante Hiérarchique (CAH) ont
permis de synthétiser l’ensemble du jeu de données et
d’identifier des classes de sous -bassins versants ayant
des caractéristiques géomorphologiques équivalentes.
Le regroupement des sous-bassins versants au sein
des classes a été retenu pour les individus pour
lesquels la distance mathématique est la plus faible
(distance de Ward ; [OSZWALD et al.,2011]).
Enfin, la campagne de terrain a montré que la
nature du sol est une donnée nécessaire pour
comprendre les dynamiques anthropiques et
environnementales en cours. Pour ce faire, nous avons
réalisé une cartographie des sols en nous basant sur la
carte réalisée par BRABANT ET GAVAUD [1985]. Cette
carte a été corrigée géométriquement à l’aide de points
remarquables identifiés sur Google Earth ®, ceci afin de
pouvoir la compiler dans le même Système
d’Information Géographique (SIG) que l’ensemble du
projet. Une digitalisation de chaque type de sol a été
réalisée sous QGIS. Nous avons fait le choix d’utiliser
prioritairement des logiciels et des données gratuites
afin d'assurer la reproductibilité du travail par les
opérateurs locaux du projet.
3. Résultats
3.1. Réactualisation des caractéristiques
géomorphologiques et hydrologiques du
bassin versant
Le réseau hydrographique obtenu suite au
traitement du MNT et par photo-interprétation a permis
l’identification du réseau principal (le Mayo-Tsanaga et
son principal affluent le Mayo-Kallio), ainsi que le
réseau secondaire (Figure 3). Pour le bassin versant du
Mayo-Tsanaga, on peut constater une organisation
complexe et différente du réseau hydrographique en
fonction de la géomorphologie du bassin. En effet, la
partie amont présente un réseau très développé et
hiérarchisé et s’écoule au sein de vallées encaissées.
En revanche, pour la partie du piémont, le relief étant
moins marqué, les cours d’eau sont moins développés
et moins encaissés. Enfin, dans la plaine que constitue
l’aval du bassin, le cours d’eau est peu développé et
peu encaissé, il peut donc méandriser librement.
7
Figure 3 : Modèle Numérique de Terrain du bassin versant du Mayo-Tsanaga et diagrammes de huit transects
altitudinaux.
Le MNT a permis de déterminer les limites
exactes de séparation des eaux permettant de délimiter
le bassin versant du Mayo-Tsanaga (Figure 3). Le
Tableau II présente une comparaison entre les résultats
obtenus par Nouvelot (1973) à l'aide des cartes
topographiques au 1/50 000 et au 1/200 000 et ceux
obtenus par la présente étude à l'aide du MNT à 30 m
de résolution spatiale.
Tableau II : Comparaison des paramètres morphométriques obtenus par Nouvelot en 1973 avec les résultats obtenus à
l'aide du MNT ASTER à 30 mètres de résolution spatiale.
Les limites du bassin obtenues sont plus précises.
La superficie et le périmètre sont plus élevés dans cette
nouvelle étude. L’exploitation du MNT conduit à prendre
en considération plus d’irrégularités (dues à une
donnée pixellaire) qu’un simple tracé à la main [ROCHE,
1963 : in BENDJOUDI & HUBERT, 2002]. Les paramètres
dérivés de la superficie et du périmètre sont donc aussi
différents de ceux obtenus par NOUVELOT [1973], c’est
notamment le cas du coefficient de Gravelius. Cette
différence vient remettre en question la pertinence
quant à l’utilisation d’un tel indicateur puisque celui-ci
dépend étroitement de l’échelle d’observation
[BENDJOUDI & HUBERT, 2002]. De plus, il n’est pas
prouvé que les irrégularités prises en compte dans le
calcul du périmètre et de la surface aient une réelle
influence sur les écoulements du bassin versant
[ROCHE,1963 : in BENDJOUDI & HUBERT, 2002]. Enfin,
pour les paramètres d’altitude et pente, une différence
est observée toujours en relation avec la différence de
précision des sources. De même, le dénivelé spécifique
étant dépendant de la superficie du bassin, il est
différent de celui observé par NOUVELOT [1973]. L’indice
de pente moyenne reste le même (3.91%) ce qui
permet de tirer la même observation que l’auteur, à
savoir que le bassin présente globalement un relief fort.
Sources
Périmètre
Gravelius
Altitude
Min
Altitude
max
Altitude
moyenne
Pente
moyenne
Longueur
du
rectangle
Largeur
du
rectangle
Dénivelée
spécifique
Nouvelot
[1973]
266 km
1,91
337 m
1425 m
547 m
3,91%
120.3 km
12.8 km
153 m
MNT
569 km
3,53
290 m
1390 m
526 m
3,91%
255.9 km
8.7 km
177.2 m
8
Afin d'affiner la caractérisation géomorphologique
du bassin versant, nous avons cherché à décrire les
sous-bassins versants en fonction des facteurs
géomorphologiques et hydrographiques. LACP montre
que 88% de l’information est contenu dans le premier
plan factoriel. La première composante de l’ACP (inertie
= 57%) représente des sous-bassins versants qui vont
s’opposer essentiellement au regard des variables
d’altitude, de pentes et des variables hydrographiques.
La seconde composante (inertie = 31%) souligne la
différenciation des bassins en fonction de leurs
paramètres de forme (Figure 4).
Ainsi, les sous-bassins se distinguent d’abord en
fonction de leur position sur le gradient altitudinal et de
leurs paramètres hydrographiques, puis de leur forme.
La CAH a ensuite permis d’identifier 5 classes de sous-
bassins versants (Figure 4). Les classes 1 et 2,
correspondent à des bassins d’altitude (en moyenne
700 m pour la classe 2 et 850 pour la classe 1), sur de
fortes pentes (pente moyenne > à 5%), petits et
compacts (classe 2) ou très grands et étirés (classe 1),
possédant un réseau hydrographique particulièrement
dense. Ces bassins sont localisés dans la zone amont.
Les classes 3 et 4 semblent plus caractéristiques du
piémont, avec des pentes et des altitudes plus
moyennes (environ 400 m) : ce sont des bassins de
petite taille (environ 50 km² ; classe 4) ou de taille
moyenne (environ 140 km² ; classe 3), étirés et
présentant un développement du réseau
hydrographique moyen. Enfin, la classe 5 se
caractérise par des pentes et altitudes inférieures à la
moyenne, des bassins de grande taille (en moyenne
135 km²) et allongés et un réseau hydrographique peu
développé. Cette classe est représentative de la partie
aval du bassin. Cependant, l’analyse de la cartographie
montre que hormis pour la classe 1, correspondant au
sous-bassin de tête, la répartition des classes en
fonction des compartiments géomorphologiques n’est
pas si évidente, essentiellement en raison des
particularités du bassin versant. Par exemple, certains
individus de la classe 5, normalement représentatifs de
la zone aval du bassin versant, peuvent être localisés
dans le piémont, notamment dans les espaces
correspondant à des zones de replats et à faible
densité du réseau hydrographique. De même, certains
individus de la classe 3 sont distribués sur l’ensemble
du bassin versant. Ainsi, le sous bassin situé à l’amont
se trouve sur une zone où l’altitude est plus proche de
la moyenne de l’ensemble du bassin (560 m contre 526
en moyenne). En revanche, pour le sous-bassin de
l’aval, cela s’explique par la proximité du réseau
hydrographique principal en moyenne plus élevé que
pour l’ensemble de la zone aval. Toutes ces
caractéristiques sont alors proches de celles
rencontrées au piémont du bassin.
9
Figure 4 : Cartographie des classes de sous-bassins versants obtenues à partir d’une Analyse en Composantes
Principales normée et d’une Classification Ascendante Hiérarchique.
3.2. Classification de l’occupation du sol en 1987
et 2006
La réalisation de cartes et l’analyse diachronique
de l’occupation du sol ont pour objectif de rendre
compte des grandes tendances d’évolution paysagères
observées sur le bassin versant et de réactualiser les
connaissances sur la répartition des grandes unités
végétales. De plus, ce travail permettra d’appréhender
les logiques d’organisation de l’occupation du sol au
regard de paramètres structurels naturels et/ou
anthropiques.
Après confrontation de nos cartographies avec les
relevés GPS au sein d’une matrice de confusion, la
classification de 2006 présente 96% des pixels
correctement classés (avec un indice de Kappa de 0.91
Figure 5a) et la classification de 1987, 93% des pixels
bien classés (avec un indice de Kappa de 0.88 Figure
5a). L'analyse des cartes montre que les dynamiques
de l'occupation des sols sont très contrastées à
l’échelle du bassin versant. Ces dynamiques peuvent
être scindées en deux trajectoires principales : les
trajectoires de dynamiques progressives et les
trajectoires de dynamiques régressives. Sur la zone
d'étude (Figure 5b), les espaces ayant connu la
progression spatiale la plus importante sont les
espaces de cultures (+ 10%), de tissus urbains (+ 9%),
de steppes arbustives (+ 9%) et de steppes arborées (+
8%). Les espaces en recul spatial entre 1987 et 2006
correspondent surtout aux steppes herbacées (- 15%,
aux espaces de brûlis (- 10%) et aux cultures sous
couverts arborés (- 9%). L'augmentation des espaces
10
de cultures et de tissus urbains est essentiellement
imputable à la croissance démographique propre à la
région (de l’ordre de 3.7 % par an entre 1980 et
2000 [MATHIEU et al., 2003]) et aux flux migratoires
importants depuis les zones montagneuses vers les
espaces urbains et les plaines (THEBE, 1987 ; SEGHIERI,
1990 ; BARBIER et al., 2003). La diminution de la
couverture des steppes herbacées est due à plusieurs
facteurs conjugués : l'enfrichement de celles-ci dans la
zone amont, et leur conversion pour les activités
agricoles ou l'érosion. La diminution des espaces de
brûlis s'explique essentiellement par une décision
politique de l'Etat camerounais. En effet, suite à de
nombreuses périodes de sécheresse au cours des
années 1980, le gouvernement a décidé en 1990
d'interdire l'utilisation de la technique du brûlis pour
nettoyer les champs et favoriser la reprise des
pâturages par apport nutritif. Les dégâts des brûlis
successifs sur les parcelles étaient trop intenses,
essentiellement à cause des sécheresses successives,
pour entraîner une reprise de la végétation. De plus, le
mosaïquage des patchs de végétation résultant de ces
processus entraîne une progression des phénomènes
d'encroûtements des sols. De ce fait, les phénomènes
d'érosion ont pris de l'ampleur et ont menacé les
activités agricoles de la région et la pérennité des
aménagements hydriques. Cette interdiction, même si
elle n'est pas suivie par l'ensemble de la population,
explique en partie la diminution constatée entre 1987 et
2006.
Afin d'affiner cette analyse, nous allons
considérer indépendamment les dynamiques de
l'occupation des sols dans les trois composantes
géomorphologiques :
-La zone amont est caractérisée, en 1987, par une
forte prédominance des cultures sous couverts arborés,
notamment le long du réseau hydrographique.
Cependant, cette classe d'occupation des sols connaît
une nette diminution entre 1987 et 2006 au profit des
steppes arbustives et/ou arborées. Cette dynamique
traduit un phénomène de déprise agricole qui peut être
reliée aux flux migratoires constatés vers la plaine
agricole du bassin et les difficultés financière et
technique de développer une agriculture rentable en
zone montagneuse [SEGHIERI, 1990]. De plus, la zone
amont est caractérisée par des vallées encaissées du
fait d’un relief marqué, rendant cette zone peu propice
au développement des activités agricoles ou de
l’élevage de rente.
-Dans la zone du piémont, les espaces de culture ont
nettement augmenté en surface entre les deux dates,
notamment au détriment des steppes herbacées. Cette
dynamique peut s’expliquer par la nécessité de soutenir
la croissance démographique, notamment autour de la
ville de Maroua. De plus, consécutivement à la mise en
culture, les espaces de jachère augmentent après deux
ou trois années de culture ou bien suite à l’abandon de
ces terres devenues improductives à force de
surexploitation. Celles-ci sont alors progressivement
recolonisées par de la végétation arbustives [PELTIER et
al., 1988], ce que traduit l’augmentation des steppes
arbustives.
-Enfin, la zone aval est l’espace pour lequel les
changements dans les pratiques agricoles sont les plus
nets. Les zones dédiées à la culture augmentent de
près de 25 %, notamment au détriment des steppes
herbacées, des sols nus et des cultures sous couverts
arborés. Ce phénomène est au développement des
cultures de rente comme le Sorgho ou le Mais, en lien
avec l’arrivée des nouveaux agriculteurs et de
l’augmentation de la population (Photographie 2). Cette
situation entraîne également le veloppement des
diguettes, qui sont des installations bloquant l’eau en
saison des pluies, favorisant son infiltration. Elles
permettent donc la remise en culture de terre autrefois
improductives [PELTIER et al., 1988], notamment pour
les nouveaux arrivants qui s’installent sur des terres
plus médiocres [SEGHIERI, 1990].
11
Figure 5 : La dynamique de l'occupation du sol sur le bassin versant du Mayo-Tsanaga : a) Cartographie de l'occupation
du sol en 1987 et 2006 obtenues à partir de la classification d'images Landsat ; b) statistiques d'évolution entre les deux
dates.
Photographie 2 : Culture sur diguette de Sorgho de contre-saison à l'aval du bassin versant du Mayo-Tsanaga (crédit :
Johan Oszwald, 2011).
3.3. Relation occupation du sol et types de sol
Si la géomorphologie semble être un facteur
conditionnant l’occupation du sol, la répartition de
l’occupation du sol est aussi fortement influencée par la
répartition spatiale des sols (Tableau III). Une relation
forte entre les sols argileux (de type vertisols ou
planosols) et les systèmes de cultures (à hauteur de
36%) ou les steppes herbacées (entre 30 et 20%) peut
être constatée, notamment dans la partie piémont du
bassin. Les sols argileux favorisent la rétention en eau,
ce qui facilitent le développement des cultures de type
Sorgho de contre saison, qui sont très exigeantes en
eau [FOTSING & MAINAN, 2003]. Si ces vertisols étaient
autrefois utilisés pour la culture du riz ou bien du coton,
ils sont aujourd’hui quasiment exclusivement réservés à
la culture du Sorgho [FOTSING & MAINAN, 2003]. De
même, on retrouve la présence de cultures sur les sols
exondés et inondés. Enfin, il semble que la présence de
sols peu évolués et régosoliques conditionnent en
partie la présence des steppes arborées et arbustives,
essentiellement pour la partie amont du bassin. En
effet, ces sols pauvres en argiles sont alors peu
adaptés au développement des cultures, notamment
celle du Sorgho [FOTSING & MAINAN, 2003].
12
Tableau III : Pourcentages d’occupation du sol en fonction des types de sols. Ce croisement a été réalisé à partir de la
cartographie de l’occupation du sol en 2006 [cf. figure 6] et de la carte simplifiée des sols [cf. figure 2].
4. Discussion
Les travaux menés précédemment par NOUVELOT
[1973] sur la morphométrie se basaient sur des cartes
topographiques au 1/50 000 et au 1/200 000.
L’utilisation d’un MNT a permis d’obtenir des résultats
plus précis au travers d’une méthodologie automatisée.
Cependant, les données pixellaires conduisent à
prendre en considération plus d’irrégularités venant
influencer certains paramètres comme le périmètre ou
la surface du bassin versant. De même, en raison de la
résolution spatiale du MNT (30 m), un réseau
hydrographique fin ne peut pas être obtenus et des
erreurs de localisation du réseau peuvent ainsi être
engendrer, notamment dans les zone à faibles pentes
[KOUAME et al., 2007]. Ces limites analytiques
nécessitent l’utilisation de méthodes complémentaires
de photo-interprétation pour vérifier et compléter le
réseau hydrographique. Les imperfections engendrées
par cette méthode sont minimes et peuvent être
appréhendées facilement en prenant en compte ces
erreurs. Ainsi, cette méthodologie permet de reproduire
le même type d’étude rapidement et gratuitement sur
l’ensemble des bassins versants de la région.
Les dynamiques spatio-temporelles de l’occupation
du sol sont un paramètre clé pour modéliser la
redistribution des précipitations au sol et les bilans
hydriques à l’échelle des bassins versants. La mise en
place d’une analyse diachronique à partir d’images
satellites Landsat TM et ETM+ a permis d’effectuer un
suivi du couvert végétal à 20 ans d’intervalle.
L’utilisation d’un jeu de données à 30 mètres de
résolution spatiale est suffisant pour suivre les
processus à l’œuvre à l’échelle du bassin versant.
Cependant, en raison de l’hétérogénéité spatiale des
différents types d’éléments paysagers, la détection des
structures d’occupation du sol reste difficile à réaliser.
Pour cette raison, nous nous sommes basés sur des
données terrains afin de mettre en place nos
classifications d’images.
Cependant, la résolution spatiale de nos cartes ne
permet pas de suivre des processus physiques plus
fins, comme les encroûtements, pourtant
indispensables à la compréhension de certains
processus inhérents à la redistribution des
précipitations au sol. Afin de pallier à ce problème, il
faudrait mettre en place une analyse à très haute
résolution spatiale pour compléter la réactualisation du
jeu de données. Toutefois, de telles images sont
payantes et ne couvrent que des zones plus petites(250
km² pour des satellites comme Quickbird), nécessitant
d’importants efforts analytiques pour un bassin de
méso-échelle comme celui du Mayo Tsanaga.
L’analyse menée à partir des images Landsat a
néanmoins permis de mettre en évidence les grandes
étapes des transitions paysagères à l’échelle du bassin.
Les années 1990 semblent être une période de
transition scindant le bassin en deux systèmes distincts.
L’amont représente un héritage de la carte de 1987,
avec une domination des systèmes de cultures sous
couvert arborés. Pour le reste du bassin, un
inversement de la tendance est observé, due en partie
au développement des cultures de rente, en relation
avec l’anthropisation croissante du milieu. Ces
dynamiques soulèvent de nombreux problèmes quant à
l’allocation de la ressource en eau. En effet, certaines
activités comme les cultures pluviales, la riziculture ou
encore le coton sont très gourmandes en eau.
Cependant, sur le bassin versant du Mayo-Tsanaga,
l’eau est un enjeu pour de nombreuses autres activités
comme la pisciculture ou l’alimentation en eau des
populations. De ce fait, des conflits autour du partage
de la ressource en eau sont susceptibles d’émerger
entre les différents utilisateurs. Par exemple, l’utilisation
d’intrants agricoles (engrais, pesticides), notamment
dans les zones amonts, peut entrainer des transferts de
polluants dans les eaux, impactant aussi bien les
activités d’élevage ou de pèche que la santé des
populations locales.
De plus, l’anthropisation progressive du milieu
entraîne une pression sur les espaces forestiers,
notamment pour la production de bois de chauffe,
entraînant des phénomènes de déforestation en lien
avec la croissance démographique. Pourtant, dans le
même temps, certaines zones du bassin sont mises en
défense contribuant ainsi à leurs reboisements.
Enfin, la carte des sols avait été peu prise en
compte, notamment dans le cadre de croisements de
données afin d’identifier le lien avec les dynamiques
anthropiques. Ce travail a permis de mettre en
évidence que la donnée sol est une donnée
supplémentaire indispensable à la compréhension des
dynamiques spatiales, notamment dans les espaces
soudano-sahéliens. En effet, dans ces espaces la
répartition de la végétation dépend en premier lieu du
climat, de l’altitude et du facteur anthropique. Bien
13
souvent, le facteur édaphique ne joue qu’un rôle
secondaire mais non négligeable [OLIVRY, 1986].
5. Conclusion
Cet article a permis de réaliser une étude de
réactualisation de nos connaissances sur le bassin
versant du Mayo-Tsanaga et de compléter l’ensemble
les travaux publiés depuis les années 1960. Cette
analyse est indispensable pour la mise en place d’un
bassin versant pilote dans la région du Lac Tchad.
Cette étude a mis en avant la complexité de
l’organisation géomorphologique du bassin versant.
L’utilisation des SIG et des analyses factorielles a
permis de comprendre l’organisation des différentes
entités composant le bassin au regard des variables
morphométriques et hydrographiques et de les
regrouper au sein de classes homogènes.
Par ailleurs, la production de données d’occupation
du sol pour le bassin versant du Mayo-Tsanaga à partir
d’images Landsat TM et ETM+ a permis de montrer
une mutation des pratiques sur le bassin. Ces dernières
semblent présenter une organisation différenciée en
fonction des zones géomorphologiques mais également
de la pédologie. Dans l’espace du bassin du Lac Tchad,
les constats observés à l’échelle de ce bassin versant
pilote permettent de mettre en avant la complexité des
interactions Homme/Milieux dans un contexte
l’accès à la ressource en eau est un enjeu majeur,
notamment pour le développement des pratiques
agricoles. Ce facteur sera essentiel à prendre en
compte afin de répondre aux problématiques croisées
et complexes posées par l'étude d'un territoire
hydrologique aussi emblématique que le bassin du Lac
Tchad.
La mise en place d’une gestion intégrée de la
ressource en eau sur le bassin versant du Mayo-
Tsanaga est une nécessité. Pour ce faire il faut être en
mesure de suivre et prévoir l’évolution de la ressource
en eau dans un contexte de changement climatique et
de mutation accéléré des environnements semi-arides.
Ceci passe nécessairement par des informations
spatialisées capable de prendre en compte des scénarii
climatiques et démographiques. Ce travail de
réactualisation à partir des méthodes de la géomatique
a ouvert de nombreuses pistes de recherches et a
fourni des données essentielles pour la suite des
travaux visant à faire du bassin du Mayo-Tsanaga un
bassin versant d’expérimentation visant à renseigner
les dynamiques en cours dans le Sud du bassin du Lac
Tchad.
Enfin, les démarches scientifiques actuelles sont
de plus en plus souvent tournées vers un objectif de
reproductibilité de la méthodologie et de transfert des
connaissances. Dans le cadre d’un travail conjoint avec
les acteurs camerounais, ce travail a permis la mise en
œuvre d’une démarche originale, basée sur l’utilisation
de données libres et la mise en place des traitements
sous logiciels gratuits. Le logiciel QGIS, utilisé pour la
majorité des traitements, a déjà montrer son efficacité
dans une étude similaire menée au Niger (SEGUIS et al.,
2004). La difficulté se trouve pour le traitement des
images satellites en vue des classifications de
l’occupation du sol. En effet, les logiciels libres de
télédétection sont aujourd’hui encore peu performants
et peu efficaces au regard des plateformes payantes.
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Contribution à l’étude des facteurs d’échelle. Thèse
d’université des Sciences et Techniques du Languedoc,
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... Les caractéristiques des sols sont issues d'une analyse détaillée conduite sur l'ensemble du bassin versant (Brabant and Gavaud, 1985). La géomorphologie, l'hydrographie et l'occupation du sol sont issues d'un travail de recherche conduit récemment sur le bassin versant à partir d'interprétation d'images satellites (Leroux, Oszwald et al., 2013). La zone d'étude correspond à la partie supérieure du bassin versant, en amont de la ville de Maroua, 4 e ville du Cameroun avec 300 800 habitants en 2005. ...
... Une carte d'occupation du sol issue de traitements d'images satellitales a permis d'identifier des différents types d'occupation du sol (Leroux, Oszwald et al., 2013). La zone amont, caractérisée par un relief marqué constituée de vallées encaissées, est peu propice au développement agricole. ...
... @BULLET One cropland map from Landsat images at a 30 m resolution for 2006 in North Cameroun. The images were classified by a pixel-based supervised classification method and were also validated with ground data [40]. ...
... Ran et al. found an overall accuracy of 65.09% for the cropland class (our overall accuracy is 51%, on average). Following the cropland class definition given in [40], we assumed that the crop proportion was fixed, and we applied a 0.5 weight to class14 and no weight to class12. However, in reality, the proportion may vary between ~0% and 50% for class14 and between 60% and 100% for class12. ...
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Accurate cropland maps at the global and local scales are crucial for scientists, government and nongovernment agencies, farmers and other stakeholders, particularly in food-insecure regions, such as Sub-Saharan Africa. In this study, we aim to qualify the crop classes of the MODIS Land Cover Product (LCP) in Sub-Saharan Africa using FAO (Food and Agricultural Organisation) and AGRHYMET (AGRiculture, Hydrology and METeorology) statistical data of agriculture and a sample of 55 very-high-resolution images. In terms of cropland acreage and dynamics, we found that the correlation between the statistical data and MODIS LCP decreases when we localize the spatial scale (from R 2 = 0.86 *** at the national scale to R 2 = 0.26 *** at two levels below the national scale). In terms of the cropland spatial distribution, our findings indicate a strong relationship between the user accuracy and the fragmentation of the agricultural landscape, as measured by the MODIS LCP; the accuracy decreases as the crop fraction increases. In addition, thanks to the Pareto boundary method, we were able to isolate and quantify the part of the MODIS classification error that could be directly linked to the performance of the adopted classification algorithm. Finally, based on these results, (i) a regional map of the MODIS LCP user accuracy estimates for cropland classes was produced for the entire Sub-Saharan region; this map presents a better accuracy in the western part of the region (43%–70%) compared to the eastern part (17%–43%); (ii) Theoretical user and producer accuracies for OPEN ACCESS Remote Sens. 2014, 6 8542 a given set of spatial resolutions were provided; the simulated future Sentinel-2 system would provide theoretical 99% user and producer accuracies given the landscape pattern of the region.
... être possible qu'avec la connaissance scientifique de l'origine de cet aléa qui met en cause des processus météorologiques et hydrologiques. Il est donc important de questionner le rôle des pluies diluviennes dont la transformation au sol en ruissellement s'effectue souvent à la faveur d'un encroûtement de sol, hérité des activités urbaines et agropastorales (Leroux et al., 2013). Cependant, l'Extrême-Nord au Cameroun constitue une zone critique, du point de vue du suivi des phénomènes hydrométéorologiques (Direction de la météorologie nationale, 2016) ; pourtant en région sahélienne, les phénomènes climatiques extrêmes ont été cités comme responsables des inondations catastrophiques (Fofana et al., 2022). ...
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Les analyses des données issues d'un observatoire hydrométéorologique, une reconnaissance des facteurs géomorphologiques environnants, ainsi qu'une analyse de l'évolution spatio-temporelle de l'orage grâce à l'imagerie satellitaire de Météosat, ontpermis de reconstituer les causes de l'inondation catastrophique survenue du 24 au 25 juillet 2018 à Gaklé dans l'Extrême-Nord au Cameroun. La combinaison de plusieurs facteurs peut expliquer l'inondation : (i) un contexte climatique caractérisé par une fréquence élevée des événements pluviométriques journaliers de classe P3 (cumul > 40 mm) ayant entraîné une forte humidité des sols ; (ii) une localisation de l'orage dans sa phase la plus sévère, dans un contexte de morphologie de terrain favorable à la crue de la rivière qui traverse Gaklé. En définitive, le retour d'expérience de cette inondation a permis de fournir à l'opinion des informations nécessaires pour améliorer la connaissance des facteurs d'occurrence des inondations dans la partie soudano-sahélienne du Cameroun. Data from a hydrometeorological observatory subjected to statistical analyzes of time series, recognition of surrounding geomorphological factors, as well as an analysis of the spatio-temporal evolution of the storm using Meteosat satellite imagery, made it possible to reconstruct the causes of the catastrophic flood that occurred from July 24 to 25, 2018 in Gaklé in the peri-urban area of Maroua in the Far-North of Cameroon. The combination of several factors can explain the flooding: (i) a climatic context characterized by a high frequency of daily rainfall events of class P3 (with a cumulative > 40 mm) resulting in high soil humidity; (ii) location of the storm in its most severe phase in a context of land morphology favourable to the flooding of the river that crosses Gaklé. Ultimately, the experience feedback from this flood has made it possible to provide public opinion with the information necessary to improve knowledge of the factors of occurrence of floods in the Sudano-Sahelian part of Cameroon.
... The area at the foot hills (between Minglia and Maroua, 35% of the area) is characterised by gentle slopes ranging between 2% and 5% and by a tabular landform associating terraces with alluvial plains from which some "Inselbergs" emerge. The downstream zone (to the East), between Maroua and Bogo is a vast alluvial plain, characterized by flat and monotonous landforms and very light slopes (<2%) [ [8]]. ...
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Drinking water supply systems are essential for life and development; this justifies the special attention given to services they provide under various conditions. Indicators of access to drinking water are most often based on technical assumptions and the use of drinking water infrastructures which do not reflect the actual service delivered or the actual percentage access to water by the population. This study highlights the weaknesses of the indicators currently used to define access to drinking water and proposes a more accurate set of indicators which should be used in determining drinking water services. Data for the study was obtained from secondary sources and primary data from a case study. The primary data were collected using direct observations and semi-structured interviews in the Mayo-Tsanaga river sub-basin, in the Sudano-sahelian zone of Cameroon where the concept of drinking water service is to be implemented in municipalities, which are key stakeholders for local development. The data were analysed using the Excel and XLStat software. The WASHCost service scales were used, to obtain more realistic indicators of the state of drinking water access and service. Results shows that the population had access to 15 litres of water per capita per day and the average number of users per day at a water point was 83. These values represent 60% and 30% respectively of values determined using the conventional approach. Drinking water supply service was estimated to be 63% reliable, which is from the water security viewpoint. These results indicate the need for a radical change of approach/indicators used in assessing drinking water projects and programs. The WASHCost service scales indicators should henceforth be used to determine drinking water supply service.
... Also, the effectiveness of rains in recharging soil water reserves decreases. In fact, in the absence of a good plant cover and a wellstructured organic surface horizon, the water does not infiltrate well, runoff and the fraction of evaporation directly from the ground in the actual evapotranspiration increase (Thebe, 1987;Ngounou Ngatcha et al., 2007;Leroux et al., 2013). ...
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The effect of forest reserve conversion to agriculture land on soil properties in the sudano-sahelian zone of Cameroon was investigated. Agricultural activities have caused the progressive reduction of the surface area of Zamai forest reserve, which reduced from nearly 50% of its original surface in 1970 to only about one third in 2016. This study was conducted on four plots that have been cultivated for 3, 29, 50 and 90 years respectively, and a forest reserve soil used as control plot, all located along a chronosequence on Dystric Arenosols. The sandy fraction of cultivated soils varies between 70.00 ± 2.65 and 75.00 ± 2.65%, lower than that of the control soil (76.67 ± 3.21%). Silt contents were very low, but clay contents were higher in cultivated plots, with the highest proportion (28.66 ± 3.05%) seen in the 29 years cultivated plot. The stability index (SI) of different plots was greater than 9%, characteristic of stable structures. Compared to both 50 and 90 year cultivated soils, 3 and 29 years old agricultural soils had lower stability index and are thus more vulnerable to water and wind erosion in accordance with the lowest chemical characteristics observed. There was a gradual increase in acidity of cultivated plots from 3 years reaching higher values of 6.70 ± 0.24 and 6.49 ± 0.75 after 50 and 90 years of cultivation respectively. Ca²⁺ and K⁺ were the most represented bases. Moreover, there was an overall decrease in organic matter, sand and silt contents, SI and C:N, with a relative increase in clay content, pHw, K⁺, Ca²⁺, N, sum of bases and cation exchange capacity from 3 years cropping to 90 years. Control and 90 years cultivated plots were very similar, as a result of the restoration of soil properties after 90 years of farming activities, initiated from 50th year of farming activity.
... Le test de MANN-KENDALL constitue alors un test non paramétrique ayant pour objectif de déterminer si une tendance existe ou non, au sein d'une série temporelle. Celui-ci représente le résultat des travaux de MANN (1945) puis de KENDALL (1975). En dehors de ces deux auteurs, HIRSCH et al. (1982) ont également contribué à optimiser cette méthode, ceci en prenant en compte la composante saisonnière. ...
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This paper aims to investigate the existence of a temporal connection between the flooding in the Far North region (21 events) and the observed trends in rainfall. The work is based on interannual and monthly rainfall recorded over a maximum period of 77 years (1935-2011) on nine stations. The selected stations and time periods obey the data quality criteria (no gaps) and the requirements of the World Meteorological Organization (30 observations). The months of July, August and September are high potential floods, and analyzes are performed especially there. So Mann-Kendall trend tests, Pettitt tests and Hubert segmentation procedure was applied in order to detect possible changes in rainfall recorded. Any more to examine the severity of meteorological drought, the standardized precipitation index method was used. The comparison of these results with flood events history collected and formatted for this study occurred in the region of the Far North Cameroon shows that there is no absolute link between trends rainfall and the flood events.
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This study was conducted in the Mandara Mountains in Cameroon and aimed to assess the effects of human activities on woody vegetation in gallery forests, based on floristic inventories and observations made by the government. Firstly, the inventories were carried out in 150 plots of 1000 m² each, installed on the banks of watercourses following the band of plant formations. In each plot, woody species were counted and those showing at least one sign of degradation were noted. Secondly, the survey was conducted in 18 administrative structures made up of delegations (MINFOF, MINADER, MINEPDED, and MINEPIA) and town halls. One hundred woody species, grouped into 63 genera and 30 families, have been inventoried, in which 45 species showed at least one sign of damage caused by human being. The species most affected are Anogeissus leiocarpus (67 stems), Azadirachta indica (46 stems), Diospyros mespiliformis (43 stems), Acacia albida (42 stems), Andira inermis (30 stems), Acacia sieberiana (23 stems), Khaya senegalensis (19 stems), Ficus sycomorus (13 stems), and Acacia polyacantha (10 stems). The most recurrent activity in the gallery forests is pruning (212 stems), followed by cutting (93 stumps), then picking (71 individuals). However, there are fewer debarked trees (11) and trees with fire trail (6). According to the responses provided, logging (77.78%), agriculture (72.22%), population growth (44.44%), grazing (33.33%), and bush fires (33.33%) are the main causes of the degradation of plant formations in the Mandara Mountains. These main factors could have a negative impact on biodiversity if appropriate integrated management measures are not taken. To maintain these vital ecosystems, an integrated management plan must be put in place, limiting human activities to a minimum.
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Landscape has significant effects on hydrological processes in a watershed. In the Sudano-Sahelian area, watersheds are subjected to a quick change in landscape patterns due to the human footprint, and the exact role of the actual landscape features in the modification of the hydrological process remains elusive. This study tends to assess the effects of landscape on the genesis of the runoff in the Mayo Mizao watershed. To achieve this goal, 62 infiltration tests were performed at different points and depths (5 cm and 20 cm) using the double-ring method and the Porchet method. The results show that the combination of many factors (soil type, land use, and farming practices) can guide the hydraulic conductivity behavior of soils. For example, at 5 cm depths, clayey-evolved soils, such as vertisols and halomorphic soils, inhibit infiltration, as opposed to non-evolved mineral soils, such as lithosols and clayey-sandy soils. However, at 20 cm depths, gray soils with halomorphic tendencies followed by vertisols have a low sensitivity to infiltration, as opposed to soils derived from loose materials and halomorphic soils. For a given soil type, rainfed crops are the primary land use that runs against infiltration. However, the effect of tillage varies according to the soil type. Finally, given the extent of vertisols and halomorphic soils in the Far North region of Cameroon in general, and in the Mayo Mizao watershed in particular, and regarding the increase in cultivated areas, a probable reduction in the infiltration capacity of soils in this region is to be expected in the medium term. The results of this study can be used as a basis for land-use planning and sustainable watershed management in semi-arid tropical zones.
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La discussion concernant cet article est ouverte jusqu'au 1er août 2005 Copyright  2005 IAHS Press 111 Régimes des flux des matières solides en suspension au Cameroun: revue et synthèse à l'échelle des principaux écosystèmes; diversité climatique et actions anthropiques Résumé Des mesures des matières en suspension dans les fleuves et rivières du Cameroun sont réalisées depuis la fin de la décennie 1950. Ces mesures, bien que souvent ponctuelles, constituent un support privilégié pour une approche globale des régimes des transports solides en suspension dans les différentes rivières. On tente d'appréhender l'intensité du transport solide en suspension dans les rivières et d'en déterminer les principaux facteurs conditionnels à l'échelle des principales unités climatiques. L'influence de l'activité humaine est mise en évidence. Il ressort des analyses que les fortes pentes, la densité de la population, le travail du sol et l'élevage en sont les facteurs primordiaux. La charge solide des rivières croît avec la latitude, de 20–40 g m -3 en zone équatoriale, à 80–100 g m -3 dans les zones de transition et à 150– 160 g m -3 en zone tropicale sèche. Le choix de la taille du bassin versant pour la caractérisation du taux d'érosion effectif est indispensable. En effet, à l'échelle des grands bassins (5 × 10 4 km 2), il y a une intégration des caractéristiques géomorpho-logiques, phytogéographiques, pédologiques et anthropiques hétérogènes en caractér-istiques moyennes, qui ne rendent plus compte des influences locales des milieux sur le transport solide.
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Soumis le 9 juin 2009 ; accepté le 3 juillet 2010 -© Revue Télédétection, 2010, vol. 9, n° 2, p. 97-111 Résumé : Le site de Maçaranduba se situe à proximité de Marabá, dans la région du Sudeste de l'État fédéré du Pará (Brésil). La région de Marabá fait partie des zones situées en arrière des fronts pionniers amazoniens, et est de ce fait déjà large-ment déboisée ; certaines poches d'espaces majoritairement forestiers subsistent, notamment au Nord de Marabá, dans la zone de Maçaranduba. Cependant, cette zone connaît depuis les années 1990 une reprise importante des activités agricoles : le front secondaire de déforestation y est actif. La dynamique qui s'y observe renvoie à un débat plus global sur la forêt amazonienne : le devenir des poches en arrière du front principal de déforestation.
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L'agriculture du Grand Nord du Cameroun n'est globalement pas très productive. Les rendements des principales cultures restent faibles et la grande majorité des producteurs vit en dessous des seuils de pauvreté. Par contre on ne peut pas dire que ces producteurs soient restés inactifs. ils ont montré au contraire une très grande capacité d'innovation en mettant en valeur de nouvelles terres, en récupérant des terres devenues incultes, en utilisant des techniques plus intensives, en adoptant des nouvelles cultures, en mettant en place des arrangements institutionnels originaux, et en s'insérant dans l'économie régionale. Certaines de ces innovations ont été spontanées et parfois même combattues par l'encadrement "officiel". Avec la prochaine privatisation de la grande société cotonnière, les stratégies de développement vont certainement accroître l'intérêt des pouvoirs publics pour les filières alternatives. Les projets de développement doivent plus que jamais accompagner les dynamiques en cours plutôt que de tenter d'imposer des modes de fonctionnement mal adaptés au cadre institutionnel actuel. Il est probable que la poursuite du désengagement de l'état va renforcer les pouvoirs traditionnels surtout dans les zones rurales. En même temps, la "société civile" émerge et se positionne comme un interlocuteur de poids entre l'administration et les chefs coutumiers. Le Grand Nord dispose des ressources humaines capables et dynamiques et d'un stock unique de ressources naturelles à mettre en valeur. Avec des investissements adaptés, il n'y a pas de raison que les producteurs du Grand Nord ne continuent pas à faire mentir les prévisions malthusiennes (Résumé d'auteur)
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The water table in southwestern Niger has been rising continuously for the past decades (4 m rise from 1963 to 2007), despite a ∼23% deficit in monsoonal rainfall from 1970 to 1998. This paradoxical phenomenon has been linked with a change in land use from natural savannah to millet crops that have expanded in area sixfold since 1950 and have caused soil crusting on slopes that has, in turn, enhanced Hortonian runoff. Runoff concentrates in closed ponds and then recharges the aquifer; therefore, higher runoff increases aquifer recharge. At the local scale (2 km2), a physically based, distributed hydrological model showed that land clearing increased runoff threefold, whereas the rainfall deficit decreased runoff by a factor of 2. At a larger scale (500 km2, 1950–1992 period), historical aerial photographs showed a 2.5-fold increase in the density of gullies, in response to an 80% decrease in perennial vegetation. At the scale of the entire study area (5000 km2), analytical modeling of groundwater radioisotope data (3H and 14C) showed that the recharge rate prior to land clearing (1950s) was about 2 mm a−1; postclearing recharge, estimated from groundwater level fluctuations and constrained by subsurface geophysical surveys, was estimated to be 25 ± 7 mm a−1. This order of magnitude increase in groundwater fluxes has also impacted groundwater quality near ponds, as shown by a rising trend in groundwater nitrate concentrations of natural origin (75% of δ15N values in the range +4 to +8‰). In this well-documented region of semiarid Africa, the indirect impacts of land use change on water quantity and quality are much greater than the direct influence of climate variability.
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Among the three sites distributed along the West African latitudinal gradient in the AMMA-CATCH observation system, the experimental setup in the Niamey area of south-west Niger samples the cultivated Sahel environment, for hydrological, vegetation and land surface processes. The objective is to investigate relationships between climate, land cover, and the water cycle, in a rapidly changing semiarid environment. This paper first presents the main characteristics of the area, where previous research, including the EPSAT and HAPEX-Sahel experiments, had evidenced a widespread decadal increase in water resources, concurrently with severe drought conditions. The specifics of AMMA-CATCH research and data acquisition at this site, over the long-term (∼2001–2010) and enhanced (∼2005–2008) observation periods, are introduced. Objectives and observation strategy are explained, and the main characteristics of instrument deployment are detailed. A very large number of parameters – covering rainfall, vegetation ecophysiology, phenology and production, surface fluxes of energy, water vapour and CO2, runoff and sediment, pond water, soil moisture, and groundwater – were monitored at local to meso scales in a nested structure of sites. The current state of knowledge is summarized, connecting processes and patterns of variation for rainfall, vegetation/land cover, and the terrestrial hydrologic cycle. The central role of land use and of its spectacular change in recent decades is highlighted. This paper provides substantial background information that sets the context for papers relating to the south-west Niger site in this AMMA-CATCH special issue.
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In the West African semiarid belt of the Sahel, for the second half of the XXth century, lasting droughts (1970s–1980s) and one of the World's highest population growths have resulted in major land cover and hydrological changes that can be quantified using aerial photographs. This paper aims to provide one of the longest combined observations of land cover and hydrological changes for semiarid areas using a time series of normalised mosaics of aerial photographs dating back from 1950, field inquiries, and updated groundwater data. The 500 km2 study area in southwest Niger was chosen (i) for its rural environment representative of the rain-fed agriculture belt of the Sahel and (ii) to encompass the main hydrological study sites investigated in this region over the past two decades (Hapex-Sahel and AMMA experiments, 1990–2000s). Results have significant implications for future freshwater availability and food security in the Sahel.