Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Changements climatiques – Afrique occidentale“

En raison de leur faible niveau de développement, les États africains figurent parmi les pays les plus vulnérables aux changements climatiques. La Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques, en articulant le principe des responsabilités communes mais différenciées, oblige les États nantis à soutenir financièrement, entre autres, les mesures d’adaptation prises par les pays en voie de développement. Les auteurs montrent dans le présent article qu’il est possible d’interpréter les mesures d’adaptation envisagées par ce régime comme s’étendant aux mesures destinées à la protection des réfugiés et des déplacés internes. Par conséquent, le financement de mesures d’adaptation offert dans le cadre du régime climatique pourrait être mobilisé pour la mise en oeuvre des instruments africains relatifs aux déplacés climatiques, en particulier la Convention de l’Union africaine sur la protection et l’assistance aux personnes déplacées en Afrique, signée en 2009, à Kampala. Ce financement est en effet l’expression d’un partage différencié des responsabilités communes induites par les changements climatiques.

Le milieu influence l'homme et vice-versa : vérité de La Palice, mais vérité mal assimilée. Car elle implique une dynamique et donc une histoire. L'environnement évolue du fait de changements naturels endogènes ou exogènes — changements climatiques par exemple — et aussi du fait de l'homme. Chaque changement entraîne forcément une nouvelle adaptation humaine. Mais les interférences humaines changent elles aussi, sous le poids de pressions internes ou externes à une communauté, ou encore en réaction aux changements de l'environnement naturel. Le couple homme-milieu n'est jamais donné une fois pour toutes. Ce n'est pas un système auto-régulateur fermé sur luimême. Il est ouvert à l'histoire du dedans et du dehors.

Les dégâts causés par les fortes inondations qu’ont connues de nombreux centres urbains en Afrique de l’Ouest ces dernières années ne sont pas le seul fait des changements climatiques globaux, mais la résultante de facteurs structurels locaux tels qu’une urbanisation anarchique, le manque d’infrastructure et l’insuffisance des services de base, qui rendent particulièrement vulnérables les populations urbaines pauvres. Ces inondations tendent à renforcer les inégalités sociales et la vulnérabilité des plus pauvres face aux changements climatiques. Pour pallier au désengagement marqué de l’État et des municipalités en matière de services publics, les populations concernées s’organisent pour assurer la provision des services d’atténuation des inondations. Les auteurs de cet article montrent qu’à Pikine (dans la banlieue de Dakar, Sénégal) la gouvernance des inondations au quotidien se traduit par une coproduction des services dans laquelle les usagers jouent un rôle actif important. Cette « gouvernance palliative » a des répercussions directes sur la capacité d’adaptation et de prévention des risques liés aux changements climatiques des populations vulnérables. Les auteurs avancent que les initiatives locales et « l’informalisation » qui caractérisent la coproduction de ces services ne constituent pas une opposition à l’État, mais une mesure indispensable de son fonctionnement au quotidien et une manifestation de la citoyenneté ordinaire des habitants des quartiers urbains défavorisés.

Entre le 8e et le 5e millénaire avant notre ère, les sociétés humaines de la Méditerranée occidentale ont opéré plusieurs changements majeurs. L’un d’eux a eu lieu au cours du 7e millénaire avec une modification profonde dans les productions matérielles, en particulier dans leurs industries de la pierre. Il se traduit par un changement fondamental des schémas de production, des séquences opératoires et des procédures techniques. L’origine précise de ces changements nous échappe actuellement, mais il est possible qu’ils se soient produits initialement en Afrique du Nord avant de s’étendre rapidement le long des rives de la Méditerranée et d’atteindre l’Europe occidentale. Cette expansion du sud vers le nord pourrait traduire des déplacements de populations, au moins dans une phase initiale des développements techniques. Les possibles contacts entre Afrique et Europe ne se limitent pas à cette sphère technique, et des échanges peuvent également être documentés dans les productions céramiques ainsi que dans les expressions graphiques. Plusieurs programmes de recherches récents ont permis d’apporter de nouvelles données à ces hypothèses, qui sont présentées dans cet article.

La Méditerranée est une zone tempérée occupée par diverses populations la rendant une des régions les plus sensibles aux changements anthropiques et climatiques. L'objectif de ce travail est d'établir une classification climatique pour l'hydrologie qui met en évidence la continuité climatique d'un lieu à un autre et pourrait évaluer les tendances des changements. La démarche proposée comporte une Analyse en Composantes Principales pour réduire le nombre des indices climatiques et ne considérer que les plus contributaires, une classification en K-moyennes pour distribuer les stations en un certain nombre de classes, ici 5 et finalement la construction d'un arbre de décision à partir des distances aux noyaux des classes climatiques pour déterminer si un lieu quelconque possède ou non un climat méditerranéen et à quel type appartient-il. Les données de 144 stations au pas de temps mensuel dans 20 pays méditerranéens sont utilisées pour caler la classification, 36 autres stations pour vérifier cette classification en Méditerranée et 21 stations pour la vérifier au Chili et en Afrique du Sud connus pour leur climat à caractère Méditerranéen. Les résultats montrent que la distribution en 5 classes coïncide avec une distribution géographique en Méditerranée et l'analyse de la connexité interclasse montre que l'évolution du climat se fait de façon continue, puisqu'une même station peut obéir aux critères d'appartenance de plusieurs classes.

Des études paléoécologiques suggèrent que la composition floristique, la structure et la répartition actuelle des forêts denses africaines ont été fortement influencées par la mise en place de gradients écologiques, favorisant la spéciation parapatrique. De plus, lors des changements climatiques passés, certains « refuges forestiers » auraient été peu ou pas affectés par les variations climatiques, favorisant une spéciation allopatrique des espèces forestières. En Afrique, les rôles respectifs de ces deux mécanismes sont encore peu étudiés.Nous abordons cette problématique à travers le genre Khaya (Meliaceae, acajous d’Afrique), un genre modèle dont les espèces présentent des affinités écologiques variables, depuis les savanes arborées jusqu’aux forêts denses humides sempervirentes. La combinaison d’analyses génétiques et morphométriques a permis de mettre en évidence l’existence de plusieurs groupes distincts dans le complexe K. anthotheca, suggérant l’existence de cinq taxons différents. Trois de ces taxons présentent des distributions allopatriques ou parapatriques, et deux d'entre eux se retrouvent localement en sympatrie, dont un taxon nouveau pour la science. Ces taxons présentent des spécificités que l’on peut expliquer tant par des mécanismes de spéciation parapatrique qu’allopatrique, en lien avec les gradients écologiques et les changements climatiques passés. À l’opposé, la présence de deux clusters génétiques de K. ivorensis, dus à un isolement par la distance, ne permet pas de séparer deux taxons mais suggère l’ébauche d’une spéciation qui n’est pas encore aboutie. En effet, les populations des deux clusters partagent certains haplotypes chloroplastiques et mitochondriaux retraçant des histoires évolutives différentes pour chaque marqueur.L’existence de plusieurs taxons au sein de K. anthotheca et la confirmation de K. ivorensis en tant que taxon unique et bien séparé ont conduit à la révision taxonomique du genre. La description des taxons a été totalement refondue et une nouvelle clef de détermination est présentée. Ces nouvelles connaissances permettent d’éclairer l’histoire évolutive des acajous du genre Khaya et la structuration de la biodiversité des forêts africaines afin de poser les bases d'une stratégie de conservation et de gestion durable de ces essences très recherchées tant pour leur bois que pour des usages médicinaux.

Les spécificités de la santé animale en Afrique, exemple de zone à régions chaudes, tiennent à la fois aux caractéristiques climatiques et environnementales, aux systèmes d’élevage extensifs et à la mobilité animale (transhumance, commerce), ainsi qu’au contexte socio-économique difficile, avec des services vétérinaires disposant de moyens insuffisants. Les conditions d’élevage et la mobilité animale contribuent à la diffusion de maladies à transmission directe, comme la péripneumonie contagieuse bovine ou la peste des petits ruminants. L’environnement conditionne la biologie des vecteurs (insectes, tiques), donc la diffusion de maladies à transmission vectorielle. Certaines sont spécifiques à l’Afrique, comme les trypanosomoses humaines et animales. D’autres, comme la fièvre de la Vallée du Rift, dont le virus causal est transmis par de nombreuses espèces de moustiques, sont en pleine émergence. Elles sont susceptibles de coloniser d’autres écosystèmes via le commerce de bétail : ainsi cette maladie a été introduite sur la péninsule arabique et s’y est installée. La fragilité socio-économique de l’Afrique la rend plus vulnérable que les autres continents aux émergences de maladies animales, ensuite potentiellement exportables, liées aux changements climatiques et environnementaux, à l’accroissement démographique et à l’intensification des échanges internationaux et des voyages. L’amélioration de la situation sanitaire passe par la définition et la mise en œuvre au plan régional, avec une coordination continentale et internationale, d’une stratégie de lutte intégrée ; elle devrait s’appuyer sur des réseaux de surveillance et de recherche afin de mieux apprécier les évolutions épidémiologiques, et de disposer d’outils de diagnostic et de contrôle (vaccins, insecticides…) plus efficaces.

La mobilisation et la gestion de l’eau de surface constitue la clé de voûte du bien-être social et économique des populations des zones arides d’Afrique de l’Ouest. Cependant l’utilisation des outils de gestion et de prédétermination hydrologique est entravée par les changements climatiques et environnementaux que connait l’Afrique de l’Ouest depuis les années 1970. Les impacts de ces changements sont assez bien documentés sur les caractéristiques moyennes des régimes hydrologiques mais le sont moins lorsqu’on s’intéresse aux caractéristiques des extrêmes. Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’une contribution à un projet d’actualisation des normes hydrologiques en Afrique de l’Ouest, et constitue le premier pas essentiel pour ce projet. Son objectif général est de caractériser les régimes de crues dans la région en répondant aux questions suivantes : Quelles sont les évolutions observées sur les régimes des crues en Afrique de l’Ouest ? Ces évolutions sont-elles en rapport avec les changements climatiques et/ou les modifications environnementales ? Quels sont les scénarii possibles de l’évolution des crues au regard des simulations climatiques futures ? La difficulté majeure de ce travail est liée à la disponibilité des données hydro climatiques et environnementales dans la région, aussi, l’analyse s’est basée sur des outils reconnus robustes dans la littérature. Dans un premier temps, l’utilisation des données de 14 stations hydrométriques de la région
Water resources plays a key role in the social progress and economic development of west african countries. But the mobilization of water is hampered by climate and environmental changes that undergoes the region since 1970. Extremes parts of hydrological regimes are also impacted, but less studies have focus on their evolution, in relation with climate and environmental changes. The main objective of this thesis is to characterize hydrological extreme events in West Africa, we tried to answer the following questions:- What are the trends of maximum discharge in west Africa?- Are these trends due to climate changes or enviromental changes?- Which speculations can be made from these evolutions, according to future climate simulations?In the first part of the work, we analyzed the trends of floods over 14 watersheds of the region. This analysis allowed us to highlight a clustering behavior of flood according to the climatic region the catchments belong to. Increasing trends have been found on flood magnitude and flood frequency of the 3 sahelian catchments used, and decreasing trends of flood magnitude were found on three sudanian catchments. Finally, the remaining catchments did not showed significant trend in their flood regime

Située sur la Petite Côte du Sénégal, la Somone est une petite rivière côtière qui se jette dans l’océan atlantique par un écosystème laguno-estuarien { régime microtidal. Aujourd’hui, les apports du bassin versant sont inexistants du fait de la combinaison de plusieurs facteurs dont le barrage de Bandia. Les seuls apports en eau douce se font par les précipitations et la nappe. Le système laguno-estuarien de la Somone est caractérisé par un fonctionnement hydrologique inverse où les influences marines prédominent. La mangrove, à dominance de Rhizophora, est l’unité caractéristique de ce système côtier. L’évolution diachronique sur 60 ans montre une modification importante de tous les faciès, internes et externes, de l’écosystème. La mobilité de la flèche sableuse d’embouchure, qui s’est traduite par deux comblements en 1967-1969 puis en 1987, est liée à des variations climatiques et météorologiques. L’évolution régressive des surfaces de mangrove, entre 1954 et 1989, est le résultat de l’effet conjugué de ces périodes de comblements, de la sécheresse et des usages traditionnels de la mangrove. La restauration de la mangrove est essentiellement due aux politiques de reboisement administrées dans les années 2000. L’évolution annuelle et saisonnière montre que le remaniement interne est le processus hydro-sédimentaire dominant. Le taux de sédimentation moyen des vasières est de 2 à 3 mm. An-1. La dynamique de la flèche sableuse { l’embouchure de la Somone joue un rôle fondamental sur l’évolution et la qualité des faciès internes, notamment la mangrove. L’ouverture permanente de l’embouchure permet un renouvellement biquotidien des eaux dans le système laguno-estuarien, essentiel pour réguler les fortes teneurs en sels. Les faibles teneurs des sédiments en carbone organique total, témoignent de la faible production de la mangrove en matière organique car il s’agit d’une mangrove jeune et de forme rabougrie. Les processus diagénétiques se font en anaérobiose et essentiellement dans les 10 premiers cm du sédiment, sur du dépôt récent. La contribution des mangroves jeunes, comme celles de la Somone, au processus de stockage du carbone organique est faible. L’écosystème laguno-estuarien de la Somone est un système fragile et très réactif dont l’évolution, { l’échelle humaine, est rapide et liée à des effets cumulés de facteurs naturels et anthropiques
Located at the Petite Côte of Senegal, Somone is a small coastal river that flows into the Atlantic Ocean by a microtidal lagoonal-estuarine ecosystem. Today, the contribution of the watershed is absent due to a combination of several factors including the dam of Bandia. The only freshwater inputs are from precipitation and groundwater. Somone is a lagoonal-estuarine system characterized by an inverse hydrological functioning where marine influences predominate. Mangrove, dominated by Rhizophora, is the main characteristic unit of this coastal system. The diachronic evolution of 60 years shows a significant change for all the morphological units of the ecosystem. The mobility of the sandy spit, which caused the closures of the mouth in 1967-1969 and in 1987, is related to meteorological variations. The regressive surface of mangroves between 1954 and 1989 is the result of the combined effect of these closures of the mouth, drought and traditional uses of mangroves. The restoration of the mangrove is mainly due to reforestation policies administered in the 2000s. The annual and seasonal trend shows that the internal reworking is the main hydro-sedimentary processes. Sedimentation rate of the mud flats is 2 to 3 mm. Year-1. The dynamics of the sandy spit of the Somone plays an important role in the development and quality of internal units, the mangroves in particular. The permanent opening of the mouth allows a twice-daily renewal of water in the lagoon, which is essential for regulating the high salt content. The low content of sediment in total organic carbon, reflect the low organic matter production of the mangrove because it is a young and stunted mangrove. Diagenetic processes are anaerobic and mostly in the top 10 cm of the sediment, on the recent deposit. The contribution of young mangroves, like Somone, in the carbon storage process, is low. The lagoonal-estuarine ecosystem of the Somone is fragile and highly reactive and his evolution is fast and linked to the cumulative effects of natural and anthropogenic factors

L'objectif de cette thèse est d'analyser les interactions entre phénomènes migratoires et clima-tiques en Afrique de l’ouest et en particulier dans les pays caractérisés par un climat sahélien. Nous concentrons notre recherche sur le rôle prépondérant joué par les transferts de fonds issus de la migration face aux risques liés à la variabilité des précipitations en Afrique de l'ouest. Au niveau microéconomique, nous montrons que les envois de fonds sont guidés par des motifs d’assurance et qu’ils améliorent la capacité des ménages à faire face aux risques d’insécurité alimentaire causés notamment par les fluctuations inter en intra-annuelles des précipitations. Nos résultats montrent toutefois qu’une partie importante de ces transferts de fonds sont dé-pensés en consommation courante et qu'ils n’ont aucun impact sur la pauvreté lorsque celle-ci est mesurée par les actifs détenus par les ménages. D’un point de vue macroéconomique, une dépendance trop forte des ménages aux transferts de fonds afin d’assurer un niveau minimal de consommation conduit sur une augmentation des importations de biens de premières né-cessités agissant alors comme une véritable contrainte extérieure à moyen-long terme. Nos résultats montrent à ce titre, que les transferts de fonds conduisent à une augmentation des importations agricoles en l’absence d’effet d’entrainement suffisant des transferts de fonds sur la capacité de production des pays d’Afrique de l’ouest caractérisés par un climat de type sahélien
The aim of this PhD thesis is to analyze the links between migration process and climate variability in West Africa and especially in those countries characterized by a Sahelian climate. Our estimations highlight the important role of remittances toward precipitation variability in West Africa. At the microeconomic level, we show that migrant remittances enhance households coping capacities to deal with the negative impact of drought on vulnerability to food insecurity. However, remittances are mostly spent to maintain consumption over time and our results show that they have non significant impacts on poverty when mesured by households productive assets. In a macroeconomic perspective, an increased dependency to remittances may be exerted if remittances are spent in basic consumer goods. They can encourage an increase in the demand exceeding the production capacity of the economy. In return, remittances have no or not enough spillover effects. Our results indicate that any positive shock on remittances leads to a small increase in agricultural value added, without significant impact on GDP. Thus, spillover effects of remittances are low in the short term. Remittances positive shocks lead in return to a rise in agricultural imports by in sahelian countries while a rainfall shock leads to an immediate decline in agricultural production

Cette thèse cherche à étudier les relations climat/agriculture en Afrique de l'Ouest. Dans un premier temps, nous passons en revue plusieurs études qui donnent une estimation de l'impact du climat futur sur les rendements agricoles. La valeur médiane d'évolution des rendements futurs se situe ainsi vers -11%. Il semble de plus nécessaire de travailler plus en détail sur les scénarii futurs, parfois trop limités et sur les différences entre variétés. Nous nous fondons sur ces constatations pour réaliser une étude d'impact originale utilisant des données observées sur 35 stations météorologiques en Afrique de l'Ouest. Les résultats montrent entre autre une évolution négative du rendement moyen principalement due à l'augmentation de température que la pluie peut seulement atténuer ou aggraver. On note également un impact plus négatif pour les variétés à cycle court et constant. Cela nous pousse donc à étudier l'intérêt des prévisions climatiques saisonnières qui permettent de minimiser l'impact de l'aléa pluviométrique. Nous calculons leur valeur pour les cultivateurs de mil nigériens en utilisant un modèle économique. Les résultats montrent un impact sur le revenu globalement positif (+6. 9%), même en années sèches et avec une précision d'une précision proche de l'existant. Enfin, afin d'étudier des points que l'évaluation théorique laissait en suspens nous élaborons au Sénégal des ateliers participatifs qui visent à étudier avec les acteurs locaux les changements de stratégies culturales en réaction à des prévisions climatiques, ainsi que le gain engendré par ces prévisions sur les rendements. L'impact sur les rendements est évalué avec l'aide d'un expert et montre que les prévisions ont certes un effet nul dans 62% des cas, mais qu'il est positif dans 31%
In this thesis, we first aim at reviewing all the studies assessing the impact of future climate changes on agricultural yields. The median value of all relative changes of yield is -11%. We also underline the relevance for future studies to define a large range of climatic scenarios. Based on these conclusions, we next intend to evaluate the impact of future climate change on West African yields using 35 meteorological stations. Results reveal a negative evolution of average yield, mainly driven by temperature rise. Rainfall anomalies can only compensate (positive anomaly) or aggravate (negative) this tendency. We also find that potential impacts are more pessimistic for cultivars with a constant cycle length. Given these previous findings about high year-to-year variability of rainfall (thus entailing a variability of yields) and given the uncertain future climate, we are led to study next what interest the farmers would have in having climatic information such as seasonal forecasts. These forecasts can be used to minimize the impacts of rainfall variability. We compute the value of such forecasts for millet growers in Niger, using a simple economic model. Results reveal a positive impact of such forecasts on average income, even for dry years and with a forecast accuracy close to a real one. This increase reaches +34% if other information such as the onset and the offset of the rainy season are given. Finally, we develop participatory workshops in Senegal (i) to study precisely how farmers change their cropping strategies with seasonal and decadal forecasts and (ii) to quantify the impact of such forecasts on yields. This study reveals that forecasts have mainly no impact on yields (62%). However, it is positive in 31% of cases

La mobilisation et la gestion de l’eau de surface constitue la clé de voûte du bien-être social et économique des populations des zones arides d’Afrique de l’Ouest. Cependant l’utilisation des outils de gestion et de prédétermination hydrologique est entravée par les changements climatiques et environnementaux que connait l’Afrique de l’Ouest depuis les années 1970. Les impacts de ces changements sont assez bien documentés sur les caractéristiques moyennes des régimes hydrologiques mais le sont moins lorsqu’on s’intéresse aux caractéristiques des extrêmes. Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’une contribution à un projet d’actualisation des normes hydrologiques en Afrique de l’Ouest, et constitue le premier pas essentiel pour ce projet. Son objectif général est de caractériser les régimes de crues dans la région en répondant aux questions suivantes : Quelles sont les évolutions observées sur les régimes des crues en Afrique de l’Ouest ? Ces évolutions sont-elles en rapport avec les changements climatiques et/ou les modifications environnementales ? Quels sont les scénarii possibles de l’évolution des crues au regard des simulations climatiques futures ? La difficulté majeure de ce travail est liée à la disponibilité des données hydro climatiques et environnementales dans la région, aussi, l’analyse s’est basée sur des outils reconnus robustes dans la littérature. Dans un premier temps, l’utilisation des données de 14 stations hydrométriques de la région
Water resources plays a key role in the social progress and economic development of west african countries. But the mobilization of water is hampered by climate and environmental changes that undergoes the region since 1970. Extremes parts of hydrological regimes are also impacted, but less studies have focus on their evolution, in relation with climate and environmental changes. The main objective of this thesis is to characterize hydrological extreme events in West Africa, we tried to answer the following questions:- What are the trends of maximum discharge in west Africa?- Are these trends due to climate changes or enviromental changes?- Which speculations can be made from these evolutions, according to future climate simulations?In the first part of the work, we analyzed the trends of floods over 14 watersheds of the region. This analysis allowed us to highlight a clustering behavior of flood according to the climatic region the catchments belong to. Increasing trends have been found on flood magnitude and flood frequency of the 3 sahelian catchments used, and decreasing trends of flood magnitude were found on three sudanian catchments. Finally, the remaining catchments did not showed significant trend in their flood regime

Dans la zone soudano sahélienne d'Afrique de l'Ouest, la productivité agricole est fortement affectée par la variabilité et les changements climatiques. La production agricole est dominée par la production pluviale de céréales telles que le maïs, le mil et le sorgho, pour la consommation alimentaire. Les agriculteurs ont des rendements faibles et variables, ce qui entraîne une incertitude croissante quant à leur capacité à produire davantage pour nourrir une population en forte croissance. L'objectif général de cette thèse était de concevoir des systèmes de culture plus productifs et stables, adaptés au changement climatique, en explorant les bénéfices de l'association sorgho-niébé, combiné a des choix contrastés de variété de sorgho, de fertilisation minérale et de date de semis. L'approche était basée sur un travail d'enquête, d'expérimentation au champ et de simulation à l'aide d'un modèle de culture, pour un cas d'étude au centre du Mali en Afrique de l'Ouest. Une première étape a porté sur l'identification de la perception du changement climatique par les agriculteurs et les stratégies d'adaptation agricole qu'ils considèrent pertinentes pour faire face à la variabilité et au changement climatique. En second lieu, le modèle de culture STICS a été calibré sur la base de deux années d'expérimentation (2017, 2018) de la culture associée sorgho-niébé à la station agronomique de N'Tarla. Dans ce dispositif expérimental, deux variétés de sorgho (locale et améliorée) avec une sensibilité contrastée à la photopériode ont été étudiées en culture pure et en culture associée avec le niébé. Deux dates de semis et deux niveaux de fertilisation minérale ont également été étudiés
In the Sudano-Sahelian zone of West Africa, agricultural productivity is strongly affected by climate variability and change. Agricultural production is dominated by rainfed cereal production such as maize, millet and sorghum for food consumption. Farmers have small and variable yields, leading to increasing uncertainty about their ability to produce more to feed a rapidly growing population. The aim of this thesis was to design more productive and stable cropping systems, adapted to climate change, by exploring the benefits of sorghum-cowpea intercropping, combined with contrasting choices of sorghum variety, mineral fertilisation and sowing date. The approach was based on a survey, field experimentation and simulation using a crop model, for a case study in central Mali in West Africa. The first step was to identify farmers' perceptions of climate change and the agricultural adaptation strategies they consider relevant to cope with climate variability and change. Secondly, the STICS crop model was calibrated on the basis of two years of experimentation (2017, 2018) of the sorghum-cowpea intercrop at the N'Tarla agronomic station. In this experimental set-up, two sorghum varieties (local and improved) with contrasting sensitivity to photoperiod were studied in sole crops and in intercropping with cowpea. Two sowing dates and two levels of mineral fertilisation were also studied. The relevance of the model to represent competition and complementarities between sorghum and cowpea fo water and nitrogen use was evaluated. Finally, the performance (average productivity and productivity stability of a range of technical options for integrated soil fertility management

En Afrique de l’Ouest, les précipitations durant la période d’été ont connu, au cours du XXe siècle, de fortes modulations aux échelles de temps décennales. On note en particulier une période très humide vers les années 60 suivie d'un épisode de sécheresse durant les années 80 et une reprise des pluies au cours des années 2000. Ces modulations ont des conséquences socio-économiques régionales majeures. Considérées comme l’un des plus grands signaux du changement climatique en Afrique, elles ont fait l'objet de nombreuses études afin de comprendre leur(s) origine(s) et d’anticiper les prochains changements. Ces modulations ont longtemps été associées à la variabilité interne du système climatique et notamment à un rôle de la température de surface de l’océan Atlantique. De récentes études montrent cependant une contribution notable des forçages externes notamment les gaz à effet de serre et les aérosols anthropiques en particulier au cours de la seconde moitié du XXe siècle, soit via les températures de surface de l’océan Atlantique soit via un forçage radiatif direct. Dans tous les cas, le lien avec les températures de surface de l’océan offrent des perspectives de prévisibilité de ces modulations des précipitations. Les prévisions climatiques décennales ont été développées afin d’exploiter cette source de prévisibilité. Elles sont potentiellement très importantes pour la planification économique et structurelle en Afrique de l’Ouest. Dans cette thèse, nous proposons d’attribuer, en premier lieu, les modulations décennales des précipitations au Sahel sur la période temporelle de 1901-2014. En second lieu, nous proposons d’évaluer la prévision des précipitations en Afrique de l’Ouest à l’échelle de temps décennale sur la période 1968-2012. Toute cette étude est réalisée par le diagnostic de simulations climatiques réalisées à partir de modèles contribuant à la phase 6 du projet d’intercomparaison des modèles couplés. Étant donné que les modèles couplés sous-estiment communément le maximum de précipitation au Sahel durant la période d’été, nous avons commencé par proposer un domaine adaptatif des pluies au Sahel. Nos résultats de la première partie de cette thèse montrent que les forçages externes en particulier les aérosols anthropiques contribuent significativement à la chronologie des modulations décennales des précipitations sahéliennes. Ces aérosols modulent en effet la température de surface de l'océan qui se traduit en modulations de précipitation au Sahel par les déplacements de la zone de convergence intertropicale et de la dépression thermique saharienne. La seconde partie de cette thèse s'intéresse à la prévisibilité des précipitations à l’échelle de temps décennale en Afrique de l’Ouest et en particulier au Sahel. Nos résultats montrent que les précipitations sont prévisibles au Sahel dans 5⁄8 des modèles étudiés à une échéance temporelle entre 1 et 10 ans. Cependant, seuls 3 de ces 5 modèles simulent un signal décennal combiné à une variance totale réaliste à ces échéances. La moyenne multi-modèle est généralement plus prévisible que la majorité des modèles individuels. L’initialisation des variables climatiques permet d’améliorer les scores de prévision des précipitations au Sahel pour la moyenne multimodèle et 3⁄5 des modèles montrant une prévisibilité et la fiabilité des prévisions pour un seul modèle. Cet impact de l’initialisation relativement réduit corrobore l’importance des forçages externes déduits de la première étude. En conclusion, nos résultats suggèrent que les effets anthropiques sur le climat deviennent des facteurs majeurs pour expliquer les modulations décennales des précipitations moyennes de mousson au Sahel. En perspective, ces modulations sont associées, au cours du XXe siècle, à des pluies extrêmes qui sont devenues fréquentes de nos jours. Il serait intéressant de se demander si ces pluies extrêmes sont prévisibles en Afrique de l’Ouest aux échelles de temps décennales
In West Africa, rainfall during the summer period (July, August and September) has shown strong modulations on decadal time scales during the 20th century. In particular, there was a very wet period in the 1960s followed by a drought in the 1980s and a recovery of rainfall in the 2000s. These modulations have major regional socio-economic consequences. Considered as one of the most important signals of climate change in Africa, they have been the subject of numerous studies in order to understand their origin(s) and to anticipate future changes. These modulations have long been associated with the internal variability of the climate system and in particular with the role of the surface temperature of the Atlantic Ocean. However, recent studies show a significant contribution of external forcings, notably greenhouse gases and anthropogenic aerosols, in particular during the second half of the 20th century, either via Atlantic Ocean surface temperatures or via direct radiative forcing. In all cases, the link with ocean surface temperatures offers prospects for predicting these precipitation modulations. Decadal climate forecasts, i.e. with a 5-30 year time horizon, have been developed to exploit this source of predictability. They are potentially very important for economic and structural planning in West Africa. In this thesis, we propose to attribute, first, the decadal modulations of Sahel rainfall over the time period of 1901-2014. Secondly, we propose to evaluate the prediction of rainfall in West Africa on the decadal time scale over the period 1968-2012. All this study is carried out through the diagnosis of climate simulations carried out from models contributing to the phase 6 of the coupled models intercomparison project. Since coupled models commonly underestimate the maximum rainfall in the Sahel region during the summer period, we first proposed an adaptive rainfall domain for the Sahel. Our results from the first part of this thesis show that external forcings, in particular anthropogenic aerosols, contribute significantly to the timing of decadal modulations of Sahel rainfall. These aerosols indeed modulate the ocean surface temperature which is translated into precipitation modulations in the Sahel by the displacement of the intertropical convergence zone and the Saharan Heat Low. The second part of this thesis focuses on the predictability of precipitation on decadal time scales in West Africa and in particular in the Sahel. Our results show that rainfall is predictable in the Sahel in 5⁄8 of the models studied at lead times between 1 and 10 years. However, only 3 of these 5 models simulate a decadal signal combined with a realistic total variance (signal-to-noise ratio close to 1) at these lead times. The multi-model mean is generally more predictable than the majority of individual models. Initialization of climate variables improves Sahel rainfall prediction skills for the multi-model mean and 3⁄5 of the models showing predictability and forecast reliability for a single model. This relatively small impact corroborates the importance of external forcings inferred from the first part of this thesis. In conclusion, our results suggest that anthropogenic effects on climate become major factors in explaining decadal modulations of mean monsoon rainfall in the Sahel. In perspective, these modulations are associated, during the 20th century, with extreme rainfall events that have become frequent nowadays. It would be interesting to ask whether these extreme events are predictable in West Africa on decadal time scales

Ces travaux de thèse présentent l'étude du forçage radiatif direct et semi-direct ainsi que les impacts climatiques associés, qu'exercent les particules d'aérosols désertiques et de feux de biomasse sur le climat régional ouest Africain pendant la saison sèche. Dans ce cadre, le modèle de climat régional RegCM3 a été utilisé en lien avec les observations in-situ des campagnes DABEX/AMMA-SOP0, les mesures photométriques (AERONET/PHOTONS) et satellitaires (PARASOL, MODIS, OMI et MISR). Le modèle RegCM3 configuré spécifiquement pour représenter les aérosols d'Afrique de l'ouest a été évalué au cours d'une simulation de la saison sèche 2006. Dans cette configuration, le modèle s'est montré capable d'estimer raisonnablement les quantités d'aérosols pour des applications climatiques et les variations d'albédo de simple diffusion. Pendant les mois de décembre et janvier, l'albédo de simple diffusion simulé au-dessus du Sahel se situe entre 0.81 et 0.83 (à 440 nm) quand les aérosols de feux de biomasse dominent le mélange atmosphérique. Pendant les mois de mars et avril, pour lesquels les aérosols désertiques dominent, l'albédo de simple diffusion simulé se situe entre 0.90 et 0.92 (à 440 nm). Le forçage radiatif direct au sommet de l'atmosphère (visible + infrarouge) est majoritairement négatif sur l'ensemble du domaine et compris entre -5.0 W/m² et -4.0 W/m². Sur le Sahara, le forçage radiatif direct TOA est proche de zéro (-0.15 W/m²). La grande divergence entre le forçage radiatif direct au sommet de l'atmosphère et en surface indique que l'absorption est importante au sein de l'atmosphère (forçage radiatif direct atmosphérique de +11.47 et +24.40 W/m² au-dessus du Sahara et du Sahel, respectivement). Du fait de leur albédo de simple diffusion relativement bas, les aérosols de feux de biomasse contribuent principalement à ce réchauffement atmosphérique. Ceci se traduit à l'échelle régionale par un taux d'échauffement radiatif atmosphérique (dans le visible) compris entre +0.2 et +0.6 K/jour en moyenne journalière dans la couche d'aérosol de feux de biomasse localisée entre 2 et 5 km. Deux simulations à plus longue échéance sur la période 2001-2006 ont été menées pour étudier les conséquences de ce forçage radiatif sur le climat régional pendant la saison sèche. Une simulation DUST (aérosols désertiques) et BBDUST (aérosols désertiques + aérosols de feux) sont réalisées en prenant en compte les rétroactions liées au forçage radiatif direct. L'important forçage radiatif en surface réduit l'énergie radiative disponible au sol. Ceci conduit à des perturbations significatives du bilan énergétique en surface. Au-dessus du Sahara, les réductions de flux de chaleur sensible sont proches dans les expériences DUST et BBDUST (respectivement -5.52 W/m² et -6.65 W/m²). Au niveau du Sahel en revanche, l'inclusion des aérosols de feux de biomasse diminue plus fortement le flux de chaleur sensible (-16.59 W/m² dans l'expérience BBDUST et -5.37 W/m² dans l'expérience DUST). La réponse du flux de chaleur latente est plus complexe et dépend à la fois de la localisation des sources d'aérosols et des espèces considérées. Ainsi, la réponse des champs de précipitations simulés due aux effets radiatifs direct et semi-direct des aérosols diffère fortement entre les deux expériences. Dans l'expérience DUST, les précipitations sont réduites sur la majorité du domaine avec une diminution maximum au centre du continent. Dans l'expérience BBDUST, les aérosols de feux de biomasse augmentent les précipitations pour cette sous-région. L'augmentation des précipitations semble reliée à une augmentation locale de l'activité convective au-dessus de 500 hPa sous l'effet d'un mécanisme de pompe thermique.