Prospective analysis of low flows in a climate change context in West Africa: case of the N’zo-Sassandra watershed (West of Côte d’Ivoire)

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Volume 91, Article 4

[Volume 91, Article 4]

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Analyse prospective des débits d’étiage dans un contexte de changements climatiques en Afrique de l’Ouest : cas du bassin versant du N’zo-Sassandra, (Ouest de la Côte d’Ivoire)

KOUASSI Amani Michel¹

GNANGOUIN Asaph Yahot Joel²

KOUAME Kassi Alexis³

YAO Charles Armel⁴

N’GUESSAN N’

Guessan Emilienne⁴

¹ Institut National Polytechnique Félix Houphouët-Boigny (INP-HB) ; Département de Formation et de Recherche (DFR) des Sciences de la Terre et des Ressources Minières (STeRMi) ; Laboratoire du Génie Civil, des Géosciences et des Sciences Géographiques ; BP 1093 Yamoussoukro, Tél. (+225) 27 30 64 67 15 (Côte d’Ivoire) ;

² Institut National Polytechnique Félix Houphouët-Boigny (INP-HB), École Doctorale Polytechnique (EDP); de l’Unité Mixte de Recherche et d’Innovation (UMRI), en genie civil, géosciences et sciences géographiques, B.P. 1093 Yamoussoukro, Tél. (+225) 27 30 64 04 06 (Côte d’Ivoire) ;

³ Université Félix Houphouët-Boigny, Cocody-Abidjan, UFR des Sciences de la Terre et des Ressources Minières (STRM), Laboratoire des Sciences du Sol, de l’Eau et des Géomatériaux (LSSEG), 22 B.P. 582 Abidjan 22, Côte d’Ivoire

⁴ Institut National Polytechnique Félix Houphouët-Boigny (INP-HB), École Supérieure des Mines et de Géologie (ESMG); en Exploitation et Traitement des Eaux (ETE), B.P. 1093 Yamoussoukro (Côte d’Ivoire), Tél. (+225) 27 30 64 6715.

  DOI: https://doi.org/10.55416/sunb.jns01.2302.09104

Abstract - The objective of this study is to analyze the prospective of the low water flows of the N'zo-Sassandra River located in the West of Ivory Coast. The hydroclimatic data used (rainfall, ETP, flow) extend on the one hand over the historical period (1961-2017) and on the other hand over the future period 2071-2100 (CORDEX data). The methodological approach adopted is based on the analysis of past low flows, the climate prospective analysis and the hydrological prospective analysis. The hydrological impact variable used is the annual minimum monthly mean flow (MAMF). Thus, a pessimistic climate forecast scenario was used (RCP 8.5.). This climate scenario was then fed into a rainfall-runoff hydrological model (GR2M model) calibrated to the 1961-1990 reference period and validated over the 1991-2017 period. In response to the climate forcing, future monthly low-flow rates (MAMF) were simulated. An increase in the number of flows in the class ]0-4] m3/s was observed, reflecting low flows in the 2071–2100-time frame. The best statistical law retained following the frequency analysis of the low-water flows is the lognormal law. By 2071-2100, a decrease in rainfall (-19.2%) and an increase in temperature (+3.9°C) are predicted in the N'zo-Sassandra watershed. Frequent low-water flows estimated from the lognormal law have shown a bias of -50.38%, which translates into a decrease of half of the frequent low-water flows by the end of the 21st century compared to the current period. This decrease in flows will have consequences on the availability of water resources for irrigation, fishing, breeding, drinking water supply, navigation, etc. This is why we propose as alternative resources for agricultural needs, groundwater which is less impacted by global changes.

Key words: Climate change, Hydrological forecasting, Low flows, N’zo-Sassandra, Ivory Coast.

Résumé - Cette étude a pour objectif d’analyser la prospective des débits d’étiage du fleuve N’zo-Sassandra situé à l’Ouest de la Côte d’Ivoire. Les données hydroclimatiques utilisées (pluie, ETP, débit) s’étendent d’une part sur la période historique (1961-2017) et d’autre part sur la période future 2071-2100 (données CORDEX). La démarche méthodologique adoptée est basée sur l’analyse des étiages passés, l’analyse prospective climatique et l’analyse prospective hydrologique. La variable hydrologique d’impact utilisée est le débit moyen minimal mensuel annuel (Q_MNA). Ainsi, un scénario pessimiste de prévision climatique a été utilisé (RCP 8.5.). Ce scénario climatique a ensuite alimenté un modèle hydrologique pluie-débit (modèle GR2M) calé sur la période de référence 1961-1990 et validé sur la période 1991-2017. En réponse au forçage climatique, les débits mensuels d'étiage (Q_MNA) futurs ont été simulés. Une augmentation des effectifs des débits de la classe ]0-4] m³/s a été constatée traduisant une faiblesse des débits à l’horizon 2071-2100. La meilleure loi statistique retenue à la suite de l’analyse fréquentielle des débits d’étiage est la loi lognormale. A l’horizon 2071-2100, il est prévu une baisse de la pluviométrie (-19,2%) et une augmentation de la température (+3,9 °C) dans le bassin versant du N’zo-Sassandra. Les débits fréquentiels d’étiage estimés à partir de la loi lognormale ont mis en évidence un biais de -50,38% traduisant une baisse de moitié des débits fréquentiels d’étiages d’ici la fin du 21^ème siècle par rapport à la période actuelle. Cette baisse des débits engendrera des conséquences sur la disponibilité des ressources en eau pour l’irrigation, la pêche, l’élevage, l’alimentation en eau potable, la navigation, etc. C’est pourquoi nous proposons comme ressources alternatives aux besoins agricoles, les eaux souterraines qui sont moins impactées par les changements globaux.

Mots clés : Changements climatiques, Prospective hydrologique, Débits d’étiages (Q_MNA), N’zo-Sassandra, Côte d’Ivoire.