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Science et changements planétaires / Sécheresse
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Aspects and frequencies of seasonal droughts in the Upper basin of the Oum‐er‐Rbia (central Morocco) Science et changements planétaires / Sécheresse. Volume 14, Number 3, 157-67, JUILLET-AOÛT-SEPTEMBRE 2003, Etude de cas
Résumé Summary Author(s) : Moulay Driss El Jihad , Laboratoire ICOTEM (EA n° 2252), MSHS, Université de Poitiers, 99, avenue de Recteur Pineau, 86022 Poitiers, France <d.eljihadcaramail.com> .
Summary : In Morocco, the constraint of the drought in mountainous areas is often ignored. The droughts Morocco has known since 1980 remind us that these regions are faced with important water deficits, especially during the summer season. The purpose of this study is to explain the spatio‐temporal distribution and the frequency of the seasonal droughts in a mid‐mountain area. The study was based on the thermo‐pluviometric data of two typical stations of the Upper basin of the Oum‐er‐Rbia, namely Khénifra and Ouiouane, representative of the Meseta and the Middle‐Atlas Causse (central Morocco), respectively. Two methods were used to study the characteristics of the intra‐annual droughts: the P\T ratio and the water balance. The yearly approach of the P<2T ratio does not reveal any significant correlation between the annual rainfall and the number of dry months, a fact which underlines how bad the monthly distribution of the Mediterranean precipitations is. At the seasonal scale, the ratio shows that summer drought is regularly present every year, its duration variing from one year to the other. The drought may also accidentally affect other seasons in the year. Both types of droughts (summer and accidental) affect the Meseta as much as the Causse, but their intensity and their duration decrease with the altitude. The results derived from the water balance differ from those derived from the ratio P∓2T, in the sense that the former identify the drought as the lack of water restricting the growth of vegetables, namely the water necessary to satisfy potential evapotranspiration. Besides, the water balance expresses the hydro‐spatial differences between Khénifra and Ouiouane. The latter, unlike Khénifra, provides the majority of the waters which, by partially infiltrating into the Causse in winter, widely contribute to the support of the summer flow of the Oum‐er‐Rbia. Finally, both methods agree and complement each other to show the influence of altitude on the spatio‐temporal distribution of intra‐annual droughts. Keywords : Water balance\; Drought\; Rainfall\; Hydrology. Pictures
Auteur(s) : Moulay Driss El Jihad
Laboratoire ICOTEM (EA n° 2252), MSHS, Université de
Poitiers, 99, avenue de Recteur Pineau, 86022 Poitiers,
<email@example.com>
Le Maroc a subi depuis le début des années 1980 de longues
sécheresses qui ont mis en évidence la fragilité de ses ressources
en eau. Ces sécheresses ont eu des conséquences néfastes sur la
satisfaction des besoins en eau de tous les secteurs
socio-économiques, en particulier agricoles, et sur la préservation
des écosystèmes terrestres et aquatiques. La variabilité
interannuelle des précipitations méditerranéennes n’est plus à
démontrer [1-5]. Il est question, dans cette étude, de traiter
uniquement des sécheresses à l’intérieur de l’année. En milieu méditerranéen, la sécheresse estivale est un fait
original et régulier. Elle est caractérisée par une absence quasi
générale de précipitations et par une hausse des températures.
Suivant les auteurs, cette sécheresse est dite saisonnière ou
structurelle. De brefs déficits de pluies peuvent frapper également
les mois de la saison froide ; il s’agit de sécheresses
accidentelles [1, 6] À l’inverse de la sécheresse estivale, les
petites sécheresses hivernales sont dues plus à l’absence
occasionnelle des précipitations qu’aux températures qui sont
généralement basses. Elles sont très peu étudiées, bien qu’elles
revêtent une grande importance quant au bon (ou mauvais)
déroulement des campagnes agricoles. Dans cette étude, nous
qualifierons la sécheresse de l’été tout simplement
d’estivale ; saisonnières, en tant qu’adjectif, désignera les
sécheresses, qu’elles soient estivales ou hivernales
(accidentelles). La présente étude vient enrichir les connaissances jusqu’alors
lacunaires sur les sécheresses intraannuelles, trop souvent
abordées plus sous l’éclairage d’une analyse globalisante de leurs
impacts que sous une approche de leurs fréquences
spatio-temporelles [3-5, 7-9]. Elle intéresse un espace
géographique à caractère montagneux, largement inscrit dans le
Moyen-Atlas (Maroc central), principal château d’eau du Maroc.
Cette montagne et ses bordures demeurent exclues (à l’image des
autres montagnes du Maroc) des stratégies étatiques de
développement économique qui sont tournées vers les grandes
plaines. Celles-ci ont développé de grands périmètres irrigués
(Tadla, Doukkala, Gharb...) grâce aux abondantes ressources en eau
des montagnes atlasiques. L’importance de cette manne hydrique
dépend des précipitations et de leur répartition saisonnière. Cette
répartition joue un rôle important dans la régularité et la
disponibilité des ressources en eau. C’est dans cet esprit que ce
travail se propose d’étudier les sécheresses
intraannuelles. Les stations météorologiques choisies pour cette étude
appartiennent au haut bassin-versant de l’Oum-er-Rbia
(3 420 km2). Ce bassin de moyenne montagne
englobe deux principales entités géographiques différentes (figure 1) : le
Causse moyen-atlasique et la Meseta. Ces deux milieux sont joints
par le Dir (piémont). Khénifra (Z = 850 m), station
caractéristique de la Meseta, dispose de données complètes. En
revanche, Ouiouane (Z = 1 635 m), station du
Causse, présente des séries de précipitations mensuelles entachées
de quelques lacunes (années : 1961, 1965, 1971, 1972, 1980) et
les températures n’y sont mesurées qu’occasionnellement. Pour
établir une certaine homogénéité dans l’analyse des sécheresses
saisonnières entre les deux stations retenues, nous avons eu
recours à la méthode de régression linéaire pour combler les
lacunes pluviométriques de Ouiouane à partir des données de
Khénifra. La corrélation statistique mensuelle entre les deux
stations est généralement significative, surtout pour les mois de
la saison pluvieuse qui concentrent la part importante des lacunes.
Pour les températures, vu la relative régularité de leur cycle
annuel, elles ont été complétées par les données fiables de la
station d’Ifrane, située à la même altitude que Ouiouane, à
46 km au nord de celle-ci.
À partir d’une chronique normale de 30 ans (1961/1990),
constituée de précipitations et de températures mensuelles
afférentes aux deux stations météorologiques citées ci-dessus, deux
méthodes vont servir à décrire le phénomène de la sécheresse
saisonnière : le rapport P/T et le bilan hydrique. En combinant les valeurs mensuelles des précipitations exprimées
en millimètres (P) et des températures exprimées en degrés
centigrades (T), le botaniste H. Gaussen a défini le mois
biologiquement sec par un simple rapport P < 2T [10].
Conçu pour le milieu méditerranéen, celui-ci permet de déterminer
la longueur de la saison sèche et de la distinguer de la saison
humide (P > 2T). Si l’aridité traduit une pénurie
permanente en eau propre à un espace spécifique (déserts et
assimilés), la sécheresse, en revanche, renvoie à un risque de
manque d’eau limité dans le temps. Le rapport P < 2T
caractérise cette sécheresse que les géographes-hydrologues
qualifient de sécheresse hydrologique, c’est-à-dire celle qui
affecte les nappes et les rivières. Au début de la saison sèche,
cette sécheresse est précédée par les sécheresses atmosphérique et
pédologique, définies par d’autres rapports similaires, mais avec
des températures proportionnellement amplifiées [1, 6, 11]. Il est
à noter que, dans le texte qui suit, P et T en majuscule désignent
les moyennes, et en minuscule (p, t) les données réelles. Qu’est-ce que le bilan hydrique ? Le bilan hydrique
correspond à un cycle partiel de l’eau (un cycle souvent annuel).
Il prend en compte les variations de la réserve utile du sol
agronomique et les excédents qui induisent le ruissellement, mais
il exclut l’écoulement fluvial et les ressources profondes qui
concernent le bilan hydrologique. Si ce dernier intéresse le
circuit intégral de l’eau dans un hydrosystème tel que le
bassin-versant, le bilan hydrique s’applique seulement à l’échelle
stationnelle en fournissant des indications sur l’eau précipitée,
évapotranspirée (potentiellement et réellement), ruisselante, et la
réserve utile. Les relations établies entre ces indicateurs à
l’échelle mensuelle (pas de temps retenu dans cette étude)
renseignent bien sur les concepts d’abondance hydrique (après
reconstitution de la réserve utile) ou de sécheresse pédologique de
chaque mois. La sécheresse pédologique, qui résulte de l’épuisement
de la réserve utile, traduit un état où les besoins en eau des
plantes ne sont plus satisfaits naturellement [6, 12].
Approche statistique de la sécheresse
(p < 2t)
Le tableau I montre le régime mensuel
de la sécheresse (p < 2t), par année particulière, à
Khénifra et Ouiouane. Nous remarquons que toutes les années
présentent un nombre de mois secs supérieur ou égal à 1 mois
(Ouiouane) et 4 mois (Khénifra). Le tableau II et la figure 2 classent les
années selon le nombre de mois secs. À Khénifra, sur une fourchette
de 4 à 9 mois secs par an, ce sont les années à 5, 6 et
7 mois secs qui sont les plus fréquentes (80 %). À
Ouiouane, sur une fourchette de 1 à 7 mois secs par an, ce
sont les années présentant de 2 à 6 mois secs qui sont les
plus fréquentes (90 %).
Tableau I. Régime mensuel de
la sécheresse p < 2t à Khénifra [K] et Ouiouane [O] de
1961 à 1990
Les cases grisées renvoient aux mois secs communs aux deux
stations. Tableau II. Fréquence
annuelle du nombre de mois secs p < 2t à Khénifra et
Ouiouane (1961/1990)
Khénifra
Ouiouane
Nb. d’années
La variabilité interannuelle des précipitations apparaît
nettement. Les valeurs extrêmes sont comprises dans un rapport de 1
à 3,9 à Khénifra et de 1 à 4,4 à Ouiouane. La tendance générale est
à la recrudescence des années à faible pluviométrie au cours de la
deuxième moitié de la série étudiée. Cette évolution est
accompagnée d’une relative augmentation du nombre de mois secs,
surtout à Ouiouane qui rivalise, de 1980 à 1985, en nombre de mois
secs avec Khénifra, aussi bien au niveau annuel qu’au niveau de la
saison estivale (tableaux I et III). Cette évolution est-elle liée à
l’hypothétique réchauffement de la planète dû à l’effet de
serre ? Les incertitudes du Global change, soulignées
par de nombreux chercheurs [2, 12-15], sont encore plus grandes
lorsqu’on descend à une échelle locale réduite. Il est difficile de
déduire d’une chronique restreinte de mesures
thermo-pluviométriques (30 ans) une quelconque évolution du
climat local qui n’est d’ailleurs pas exclue.
III. Précipitations annuelles, nombre de mois secs
annuel et de la saison estivale (mai à octobre) p < 2t
à Khénifra et Ouiouane de 1961 à 1990.
Précipitations annuelles (mm)
Nb. annuel de mois secs
Nb. de mois secs de la saison estivale
Une faible corrélation entre précipitations annuelles et nombre
de mois secs
La corrélation entre précipitations annuelles et nombre de mois
secs au niveau de chaque station dégage des coefficients (R)
négatifs médiocres : – 0,37 et – 0,50,
respectivement à Khénifra et Ouiouane. Cela signifie qu’aucune
relation significative n’existe entre les deux variables. Le calcul
des coefficients de détermination (R2) montre que
seulement 14 et 25 % des années, à Khénifra et Ouiouane,
respectivement, ont soit de fortes précipitations avec un nombre
faible de mois secs ou inversement (d’où, dans les deux cas, le
signe négatif des coefficients de corrélation). Le complément à
100 % de R2 constitue les années qui dérogent à
cette règle. Dans ce qui suit, nous présentons quelques exemples de
ces années.
À Khénifra, la catégorie des années à 6 mois secs est
surprenante, puisqu’elle englobe les deux années extrêmes de la
série étudiée (tableau IV) : 1963
et 1981. L’année 1963 fut l’année la plus arrosée avec
1 156 mm, et pourtant elle enregistre 6 mois
secs ; cela en raison de la mauvaise répartition des pluies
dans l’année : 4 mois (janvier, février, mai et décembre)
ont concentré des totaux copieux de respectivement 206, 219, 151 et
415 mm, ce qui représente déjà 86 % du total annuel. On
peut rapprocher de cette analyse l’année 1978 qui, avec 8 mois
secs, se trouve paradoxalement dans le troisième quintile avec
594 mm. Il en est de même de 1970 (717 mm, quatrième
quintile), seule année présentant une saison sèche quasi continue
de 9 mois allant de février à novembre, interrompue par mars.
L’année 1981, quant à elle, est la plus sèche de la série avec
298 mm et seulement 6 mois secs ; la raison en est
que la plupart des mois sub-secs ont connu des précipitations à
peine supérieures au double de leurs températures.
Tableau IV. Les
précipitations annuelles à Khénifra et Ouiouane classées par ordre
croissant et nombre de mois secs (p < 2t)
correspondant (1961/1990).
Quintile
Précipitations (mm)
Nb. de mois secs (p < 2t)
Moyenne
– – 1 051
– À Ouiouane, l’année pluvieuse de la série étudiée, à savoir 1963
(2 071 mm), enregistre 5 mois secs. Le caractère sec
apparent de cette année n’est pas compatible avec son total
pluviométrique annuel. Comme pour la station de Khénifra, la cause
est que trois mois humides (janvier, février et décembre) ont
concentré un total de 1 499 mm, soit plus de 72 % du
total annuel. Par ailleurs, l’année 1967 (780 mm) se trouve
dans le deuxième quintile (moins arrosé) avec seulement 2 mois
secs. Encore s’agit-il de mois sub-secs qui sont exclus de la
saison sèche.
Entre Khénifra et Ouiouane, on constate une bonne corrélation
entre leurs précipitations annuelles respectives
(R = 0,90 ; R2 = 81 %).
Les deux stations appartiennent à une même région climatique ;
elles sont distantes de 37 km à vol d’oiseau, avec un dénivelé
de 800 m environ. En revanche, les correspondances sont très
mauvaises entre leurs mois secs respectifs
(R = 0,47 ; R2 = 22 %),
car ceux-ci dépendent de la répartition saisonnière des pluies
propre à chaque station. En définitive, ce n’est pas tant la valeur
des précipitations annuelles que leur mauvaise répartition, au
cours d’une même année, qui conditionne le nombre de mois secs et,
partant, l’apparition d’une ou de plusieurs sécheresses
saisonnières.
Des régimes variés de sécheresses saisonnières
L’étude du régime mensuel du rapport p < 2t
consiste à déterminer la saison où la sécheresse intervient. Le
tableau I montre que la saison sèche peut déborder au-delà
de l’été pour affecter non seulement les mois des saisons de
transition (printemps et automne), mais aussi les mois d’hiver. Par
conséquent, la période sèche peut être continue ou tranchée en
plusieurs séquences selon les années. Trois régimes sont à
distinguer : régime mono-modal, régime bi-modal et régime
tri-modal (tableau V). La fréquence des
années avec une seule saison sèche (régime mono-modal), qui
survient en été et déborde souvent sur les saisons de transition,
est de 20 % à Khénifra contre 46,7 % à Ouiouane. Les
années à plusieurs périodes sèches, indifférentes aux saisons, sont
dominées à Khénifra par celles qui présentent un régime bi-modal,
soit 60 % contre seulement 33,3 % à Ouiouane. Les années
à régime tri-modal présentent une fréquence de 20 %, aussi
bien à Khénifra qu’à Ouiouane. On constate que ces trois régimes,
qui caractérisent la répartition des sécheresses intraannuelles,
enregistrent une variabilité interannuelle importante.
Tableau V. Types de régime
annuel de la sécheresse p < 2t à Khénifra et Ouiouane
(1961/1990). Régime
Mono-modal
Bi-modal
Tri-modal
En conséquence, en moyenne, aucun mois de l’année n’échappe à la
sécheresse aussi bien à Khénifra qu’à Ouiouane, mais pas avec la
même fréquence (tableau VI, figure 3). Celle-ci révèle
un maximum de juillet, qui est respectivement de 100 et 97 % à
Khénifra et Ouiouane, suivi de près par août avec 97 et 80 %,
ensuite vient septembre avec 90 et 67 %. Nous remarquons alors
que les fortes fréquences de la sécheresse concernent les mois de
l’année qui coïncident avec la période estivale. Le renouvellement
perpétuel des situations anticycloniques pendant la saison chaude,
dû à l’étalement important des hautes pressions subtropicales,
engendre une stabilité atmosphérique et une sécheresse quasi
générale. L’aggravation de cette sécheresse est liée aussi à la
nature des vents qui prédominent en cette saison. Il s’agit des
vents continentaux et chauds du sud-est (chergui) qui représentent
en moyenne 15 à 20 % du total annuel (une trentaine de jours).
Ces vents entraînent un degré hygrométrique faible et une
évapotranspiration forte. Seules les pluies d’orages, surtout dans
le Causse moyen-atlasique, viennent parfois rafraîchir le
temps.
Tableau VI. Fréquence
mensuelle de la sécheresse p < 2t à Khénifra et
Ouiouane (1961/1990).
Nb. de cas
Fréquence (%)
Moyenne (P < 2T)
Les régimes probables des précipitations mensuelles schématisent
bien cette sécheresse estivale (tableau
VII). Les différentes fréquences révèlent une nette chute
des précipitations pendant la saison sèche. Le décile supérieur
(10 %, c’est-à-dire une année sur dix) chute jusqu’à 17 et
35 mm en juillet à Khénifra et Ouiouane, respectivement. Les
mois allant de juin à septembre peuvent recevoir des chutes très
médiocres ou nulles ainsi que le prouvent les deux déciles
inférieurs (80 et 90 %). Les valeurs du coefficient de
variation dénotent une variabilité intermensuelle des
précipitations estivales (tableau
VII). Le maximum est centré sur août (2,14) à Khénifra et
sur juillet (1,40) à Ouiouane. Une variabilité estivale aussi
marquée s’explique, d’une part, par le déficit pluviométrique qui
rappelle une caractéristique phare du climat méditerranéen et,
d’autre part, par les pluies orageuses, parfois considérables, qui
caractérisent cette saison.
Tableau VII. Les régimes
probables (en mm) et les coefficients de variation (CV) des
précipitations mensuelles (1961/1990).
La singularité de la saison estivale est également traduite par
sa longueur. Celle-ci n’est pas toujours continue. Un mois pluvieux
qui interrompt momentanément la sécheresse estivale peut amortir
son impact, bien que les précipitations soient vite évaporées et
absorbées par les sols desséchés. Toutefois, l’absence de cette
interruption peut aggraver l’intensité de la sécheresse et,
partant, son impact néfaste sur les ressources en eau et la vie
végétale. Par conséquent, il nous paraît intéressant de déterminer
la fréquence des successions de mois secs. Pour pouvoir évaluer
cette fréquence, il a fallu borner la saison estivale. Ainsi,
avons-nous scindé l’année en deux saisons de longueurs
égales : la saison pluvieuse (novembre à avril) et la saison
estivale ou sèche (mai à octobre). La longueur de la saison
estivale a été prise égale dans les deux stations étudiées pour
assurer une meilleure analyse comparative (tableau VIII, figure 4). On note à
Khénifra une fréquence assez élevée des années caractérisées par
6 mois secs successifs, soit 23,3 % contre 3,3 % à
Ouiouane. À Khénifra, certaines années ont connu le prolongement de
ces mois au-delà de la saison estivale. Les années à 5 mois
secs successifs représentent 36,7 % à Khénifra contre
16,7 % à Ouiouane, et celles avec 4 mois respectivement
26,7 % et 20 %. Il est à noter qu’à Ouiouane les années
présentant 2 et 3 mois secs successifs sont pléthoriques en
comparaison avec Khénifra, ce qui s’explique par la fréquence
importante, à Ouiouane, de courtes sécheresses estivales, scindées
ou écourtées par des mois orageusement pluvieux.
Tableau VIII. Approche
fréquentielle de la succession des mois secs de la saison estivale
(mai à octobre) à Khénifra et Ouiouane (1961/1990).
Effectif d’années
Concernant la saison froide, Khénifra enregistre un minimum
unique en février avec 13 %, suivi de près par janvier et mars
avec 17 % chacun. À Ouiouane, le minimum est commun à
3 mois, à savoir janvier, février et avril avec 7 %
chacun. La sécheresse anormale des mois de la saison froide est due
à une fréquence relative de situations anticycloniques aléatoires.
Cette sécheresse hivernale semble basculer d’un mois à l’autre et
est plus brève qu’en saison chaude (1 à 2 mois), d’où
l’expression du « petit été » hivernal de R. Lambert
[16]. La cause en est que les situations anticycloniques
hivernales, génératrices du temps sec et froid, sont moins
persistantes que les temps stables et chauds d’été, donc plus vite
bousculées par les perturbations pluvieuses.
En considérant les régimes probables des précipitations mensuelles
(tableau VII), les différentes
fréquences de la saison pluvieuse montrent des totaux mensuels
aussi copieux que faibles. Le décile supérieur (10 %) tourne
autour de 200 mm à Khénifra et de 300 mm à Ouiouane,
alors que le décile inférieur (90 %) chute respectivement
jusqu’à 8 et 3 mm. La saison pluvieuse manifeste une faible
dispersion des pluies intermensuelles en comparaison avec la saison
estivale, le coefficient de variation minimal variant de 0,68 à
Khénifra (novembre) à 0,70 à Ouiouane (février).
La fréquence des successions de mois secs pendant la saison froide
(novembre à avril) révèle que les mois secs isolés l’emportent sur
le reste qui ne dépasse guère 2 mois et dont la fréquence de
la succession est faible. En 30 ans, celle-ci s’est produite 5
et 2 fois respectivement à Khénifra et Ouiouane (tableau I). De tels enchaînements de mois hivernaux
secs renforcent les inconvénients de la sécheresse estivale.
Généralement, les fréquences mensuelles de la sécheresse sont
relativement plus faibles à Ouiouane (Causse) qu’à Khénifra
(Meseta), station plus basse de près de 800 m par rapport à
Ouiouane qui jouit, du fait de l’altitude, de l’importance des
précipitations et de l’adoucissement des températures. Toutefois,
le rapport P < 2T montre que Khénifra et Ouiouane ont
une saison sèche estivale moyenne de 4 mois chacune, de juin à
septembre (tableau VI). En termes de
fréquence, mai et octobre enregistrent à Khénifra plus de 50 %
de mois secs, respectivement 63 et 67 % ; et pourtant,
ils ne sont pas secs en moyenne selon le rapport
P < 2T. Inversement, le mois de juin à Ouiouane est
sec selon le rapport P < 2T, mais seulement avec une
fréquence de 50 %. L’ajustement des précipitations et des
températures mensuelles au rapport P < 2T n’est pas
suffisant. Seule une représentation graphique de ce rapport permet
de préciser la longueur de la saison sèche moyenne. Celle-ci frôle
les 5 mois à Khénifra contre une centaine de jours à Ouiouane.
Cette précision provient du fait que les intersections des courbes
P et T se produisent au niveau des mois sub-secs (ou sub-humides),
c’est-à-dire les mois où les écarts absolus entre P et 2T sont
faibles (mai et octobre pour Khénifra, juin et septembre pour
Ouiouane). La représentation graphique du rapport P = 2T
permet aussi, par l’appréciation des écarts entre les courbes P et
T, d’avoir une idée de l’intensité de la sécheresse ou de
l’humidité des mois. L’approche fréquentielle rend encore cette
idée plus explicite, en soulignant et quantifiant les risques
potentiels de sécheresse propres à chaque mois de l’année (tableau VI, figure 3).
Bien qu’il soit d’une utilisation facile, surtout du point de vue
graphique, le rapport p < 2t est loin de refléter la
réalité du phénomène de la sécheresse. La température ne traduit
qu’approximativement l’évapotranspiration potentielle qui, en plus
de celle-là, dépend d’autres paramètres climatologiques. Cela nous
conduira à étudier les bilans hydriques qui font de la
confrontation des précipitations et de l’évapotranspiration
potentielle le principal critère pour déterminer les sécheresses
saisonnières dans leur intensité et leur impact sur
l’hydrologie.
Contrastes des bilans hydriques moyens
La seule considération des pluies et des températures mensuelles
exprime imparfaitement l’ampleur de la sécheresse, car il faut
considérer aussi l’effet de l’évapotranspiration potentielle qui
conditionne le rythme saisonnier de la quantité d’eau disponible
pour l’écoulement. Les précipitations et l’évapotranspiration
potentielle constituent deux variables comparables, car elles
s’évaluent en hauteur d’eau. Cela dit, elles sont évidemment plus
évocatrices que les définitions reposant sur le rapport P/T qui ne
possède pas la moindre justification mathématique, puisqu’il
établit le lien entre des grandeurs de nature différente. En outre,
le rapport P/T ne tient pas compte de la réserve en eau utile du
sol qui intervient surtout au début de la saison sèche pour
retarder son apparition. Les bilans hydriques, eux, tiennent compte
de ce paramètre qui rythme l’ampleur du déficit hydrique et,
partant, de la contrainte de la sécheresse [6, 15, 17].
L’évapotranspiration potentielle (ETP) n’est pas mesurée dans le
haut bassin de l’Oum-er-Rbia. Aussi, l’avons-nous estimée. Le choix
de la formule dépend des données disponibles au niveau des stations
étudiées. Parmi les formules simples et peu exigeantes en
paramètres, citons celle de C.W. Thornthwaite qui intègre seulement
la température mais sous-estime gravement l’évapotranspiration
potentielle. Il y a aussi celle de H.F. Blaney et W.D. Criddle,
utilisée largement par les agronomes pour évaluer la demande en eau
des plantes, mais nécessitant, outre la température, la
détermination d’un coefficient qui dépend de la culture irriguée,
de la période d’irrigation et du milieu.
La formule la plus crédible est celle qui exige, pour son calcul,
plusieurs paramètres spécifiques, généralement non mesurés au
niveau des deux stations étudiées. Parmi les formules combinées,
indiquons celles de H.L. Penman et de L. Turc. La première est plus
précise, mais exigeante en paramètres climatiques spécifiques, tels
que la vitesse du vent, la tension de la vapeur d’eau, le flux
énergétique, l’albédo de la surface du sol, etc. La seconde
(utilisée ici) introduit la température, la radiation solaire,
l’ensoleillement et l’humidité de l’air. Elle est meilleure que
celle de Thornthwaite bien qu’elle pèche légèrement par défaut.
Nous aurions voulu établir les bilans hydriques mensuels des
années particulières, mais la formule de L. Turc exige la prise en
compte, entre autres paramètres, de la durée mensuelle réelle
d’ensoleillement. Toutefois, celle-ci n’est pas mesurée dans le
haut bassin de l’Oum-er-Rbia. De ce fait, nous nous sommes
contentés d’établir les bilans hydriques moyens de Khénifra et
Ouiouane en admettant que leurs durées d’ensoleillement
correspondent respectivement à celles de Kasba-Tadla
(Z = 500 m) et d’Ifrane
(Z = 1 635 m). Ces deux stations sont situées
respectivement à 70 km au sud-ouest de Khénifra et à
46 km au nord de Ouiouane.
La formule de Turc est la suivante :
ETP mm/mois = 0,4.(Ig + 50).(T/T + 15).K
T : température moyenne mensuelle (T = 0 on a
ETP = 0) ;
K : facteur correctif égal à 1 si l’humidité relative
H > 50 %. Pour H < 50 %,
K = 1 + (50 - H/70) ;
Ig : radiation solaire globale du mois sur une surface
horizontale exprimée en cal./cm2/jour. Elle peut être
estimée par la formule suivante en utilisant le taux
d’ensoleillement F (F = Sr/St) : Ig = Io (0,18 + 0,62.Sr/St)
Sr : durée réelle moyenne mensuelle
d’ensoleillement ;
St : durée astronomique mensuelle ;
Io : radiation solaire directe en l’absence de
l’atmosphère.
Io et St ne dépendent que de la latitude et sont donnés par des
Les valeurs de l’évapotranspiration potentielle sont confrontées
mois par mois avec les précipitations, les autres paramètres du
bilan sont déduits systématiquement (tableau
IX, figure
IX. Les bilans hydriques de Khénifra et de
P < 2T
P < ETP
ΔRU
+ 38
P : précipitations en mm ; T : températures en
degrés centigrades ; ETP : évapotranspiration potentielle
en mm (formule de L. Turc) ; BC : bilan climatique en mm
(P-ETP) ; DPC : déficit pluviométrique cumulé en
mm ; RU : réserve utile en mm (évaluée selon abaque de
J.P. Trzpit) ; ΔRU : variation de la réserve utile en
mm ; SH : surplus hydrologique en mm (P-ETR) ;
DH : déficit hydrique en mm (ETP-ETR) ; ETR :
évapotranspiration réelle en mm.
Un déficit hydrique annuel plus marqué à Khénifra qu’à
À l’échelle annuelle, on remarque que l’évapotranspiration
potentielle est plus importante à Khénifra qu’à Ouiouane :
1 554 contre 1 013 mm, ce qui s’explique par
les différences thermiques entre la Meseta et le Causse. Par
conséquent, le déficit hydrique (DH = ETP - ETR) est
disproportionné entre les deux stations ; il est deux fois
plus important à Khénifra qu’à Ouiouane : 921 contre
431 mm. C’est le manque d’eau nécessaire pour satisfaire
l’évapotranspiration potentielle, c’est-à-dire les besoins en eau
des plantes.
L’évapotranspiration réelle, qui traduit l’eau effectivement
prélevée par voie atmosphérique, est relativement stable aussi bien
à Khénifra (633 mm) qu’à Ouiouane (582 mm). La
confrontation de l’évapotranspiration réelle et des précipitations
renseigne sur le surplus hydrologique
(SH = P - ETR) alimentant l’écoulement sous
toutes ses formes. Le surplus hydrologique est quasiment nul à
Khénifra (4 mm), alors que Ouiouane présente une quantité
considérable (469 mm). C’est dire que l’Oum-er-Rbia, allogène
à la Meseta semi-aride, est alimenté par le Causse moyen-atlasique
bien arrosé. L’ensemble du haut bassin de l’Oum-er-Rbia
(3 420 km2) fournit un débit moyen annuel de
l’ordre de 30 m3/s. Il est à souligner que les
bassins- versants adjacents contribuent partiellement à ce débit
par le biais des transferts occultes, en particulier à partir du
haut bassin du Sebou [18].
Des contrastes saisonniers des bilans hydriques entre la Meseta
et le Causse
À l’échelle saisonnière (mensuelle), la lecture du bilan
hydrique annuel dégage quatre phases qui se succèdent. La première
est la période hivernale d’écoulement où les précipitations sont
supérieures à l’évapotranspiration potentielle. La deuxième
caractérise l’épuisement des réserves du sol, au printemps et en
été où l’évapotranspiration potentielle est supérieure aux
précipitations. La troisième dégage une période de déficit en fin
de saison végétative. La quatrième traduit la phase de
reconstitution des réserves du sol qui précède la reprise de
l’écoulement.
À partir de novembre, les précipitations l’emportent sur
l’évapotranspiration potentielle aussi bien à Khénifra qu’à
Ouiouane. Le sol reçoit plus d’eau qu’il n’en perd et tend, par
conséquent, à reconstituer ses réserves utiles plafonnées dans
notre analyse à 100 mm, valeur communément retenue au Maroc
pour des raisons qui tiennent plus à la qualité relativement
médiocre des sols qu’à la quantité des précipitations annuelles. La
réserve utile se reconstitue plus rapidement à Ouiouane (décembre)
qu’à Khénifra (février). La cause en est que les apports et les
prélèvements mensuels ne se produisent pas dans les mêmes
proportions aux deux stations ; les rapports P/ETP de novembre
et décembre sont respectivement de 1,17 et 1,82 à Khénifra contre
3,37 et 5,54 à Ouiouane (tableau X). Les
faibles précipitations automnales à Khénifra (5 à 8 mm/j) sont
à la merci de l’évapotranspiration et des sols encore
desséchés.
Tableau X. Typologie
hydro-climatique mensuelle de la sécheresse et de l’humidité à
Khénifra et Ouiouane (1961/1990).
P/T
P/ETP
Type de sécheresse
DH (mm)
F = p < 2t (%)
Saison humide
Mois hyperhumide
P ≥ 30T
P/ETP ≥ 4
DH = 0
F < 10
Mois humide
30T > P ≥ 15T
4 > P/ETP ≥ 2
10 ≤ F < 20
Mois sub humide
15T > P ≥ 3T
2 > P/ETP ≥ 0,5
DH ≤ 30
Saison sèche
Mois subsec
3T > P ≥ 1,5T
0,5 > P/ETP ≥ 0,20
30 < DH ≤ 100
Mois sec
1,5T > P ≥ 0,8T
0,20 > P/ETP ≥ 0,10
100 < DH ≤ 170
Mois hypersec
P < 0,8T
P/ETP < 0,10
DH > 170
F ≥ 85
Le temps bref de la reconstitution de la réserve du sol à
Ouiouane s’explique par l’abondance des précipitations qui
permettent une longue phase de saturation qui dure 5 mois
contre seulement un seul à Khénifra, moins arrosée que Ouiouane.
Ainsi, toute pluie arrivant de surcroît aboutit-elle à l’écoulement
ou à l’infiltration, et sera, compte tenu de la longueur de cette
phase, plus importante en Causse qu’en Meseta. En s’inspirant des
travaux de J. Mounier [17, 19], nous avons établi une typologie
hydro-climatique générale des mois qui s’articule autour des deux
grandes saisons de l’année, variables suivant la station (tableau X). Les mois hyper-humides et humides
(P/ETP ≥ 2) sont au nombre de 5 à Ouiouane alors que
Khénifra n’en enregistre aucun. Le Causse, malgré la longueur de la
phase de la saturation, est dépourvu d’écoulement superficiel
pérenne du fait du caractère filtrant des calcaires. Il renvoie les
eaux de ses nappes karstiques sur les abords (Dir et vallées
atlasiques) où elles ressurgissent sous forme de sources alimentant
des cours d’eau qui débouchent sur la Meseta. En revanche, dans
celle-ci, au substratum imperméable (argile et schiste),
l’écoulement superficiel étant prédominant en l’absence de
régulateur naturel (réserves souterraines), le réseau
hydrographique est beaucoup plus sensible au régime des
précipitations. L’écoulement oscille entre les crues violentes et
l’absence d’eau. Khénifra n’enregistre que des mois sub-humides de
novembre à avril (2 > P/ETP ≥ 0,5). De ce
fait, la Meseta n’est pas à même de fournir abondamment et
régulièrement de l’eau à son réseau hydrographique. L’Oum-er-Rbia
et ses principaux affluents, qui parcourent en partie la Meseta,
continuent à être alimentés par les nappes souterraines importantes
du Causse. Pour l’ensemble du haut bassin de l’Oum-er-Rbia, le
débit moyen des mois les plus chauds et les moins arrosés de
l’année, à savoir juillet et août, est respectivement de 16 et
15 m3/s [18, 20, 21].
À Khénifra, dès mars, avec l’établissement du rapport
P < ETP, l’évapotranspiration s’exerce aux dépens de
la réserve utile du sol (à peine reconstituée en février) qui
s’épuise complètement en mai. À Ouiouane, la restitution de la
réserve utile commence tardivement, au mois de mai qui débute la
saison estivale avec P < ETP, pour s’épuiser en juin.
Un déficit énorme apparaît alors, surtout dans la Meseta (Khénifra)
qui enregistre deux mois hyper secs (P/ETP < 0,10)
contre un seul à Ouiouane. Ce déficit dure jusqu’à la fin d’octobre
qui marque le dernier mois de la saison estivale avec
P < ETP.
L’approche fréquentielle du rapport p < 2t permet
de souligner le risque de sécheresse propre à chaque mois. La
saison estivale est la saison sèche la plus individualisée chaque
année. Les autres saisons peuvent également connaître la
sécheresse, mais d’une manière occasionnelle et moins durable que
la sécheresse estivale. Les bilans hydriques moyens confirment ce
constat. Ils distinguent bien la sécheresse estivale par rapport
aux sécheresses accidentelles de la saison froide qui s’annulent en
moyenne. Au niveau des mois réels, la comparaison entre
p = 2t et bilan hydrique serait faussée par les reports
hydriques intermensuels. Arrêt et reprise des précipitations, d’une
part, et rétention-restitution pédologiques, d’autre part,
provoquent des déphasages entre la sécheresse au niveau du sol
(p < 2t) et la sécheresse dans le sol telle qu’elle a
été traduite par le bilan hydrique (épuisement total ou partiel de
la réserve utile).
Le rapport P < 2T estime la sécheresse hydrologique
estivale, alors que le bilan hydrique fait ressortir cette
sécheresse en termes de déficit hydrique (DH) hypothéquant la
croissance des plantes. En moyenne mensuelle, la confrontation des
deux méthodes (P = 2T et bilan hydrique) montre que la
réserve utile (RU) du sol arrive à la phase finale de son
épuisement avec l’établissement de P < 2T. C’est dire
que la RU commence son épuisement avant la réalisation de ce
rapport. Après la saison de P < 2T, un mois (octobre)
s’écoule avant que la RU ne commence à se reconstituer. On remarque
que épuisement total et début de reconstitution de la RU marquent
un léger décalage par rapport aux bornes de la saison estivale
P < 2T (tableau IX). Ainsi,
faudrait-il amplifier la proportion des températures
(P < 3T) pour fixer le début et la fin de la saison
sèche en termes pédologiques [11]. Cet ajustement ressort bien du
rapprochement des résultats issus des deux méthodes (tableau X). Un intervalle de fréquences (F) propre
à chaque type de sécheresse a été dégagé. Le seuil séparateur entre
saison humide et saison sèche est fixé au niveau de 50 %.
L’intensité de la sécheresse s’aggrave d’autant plus que ce
pourcentage augmente, que le rapport P/ETP s’éloigne de 0,5 pour se
rapprocher de 0, que le DH est supérieur à 30 mm, seuil
au-dessus duquel les cultures et l’économie herbagère commencent à
éprouver des difficultés.
Les sécheresses estivales et accidentelles affectent aussi bien le
Causse que la Meseta, mais leur intensité et leur longueur
décroissent avec l’altitude. La sécheresse estivale (3 à
5 mois) ne constitue pas une contrainte majeure pour les
cultures, surtout les cultures pluviales et annuelles (blé, orge),
si les autres saisons de l’année ont reçu des précipitations
supérieures aux seuils saisonniers de déficit pluviométrique
(stress hydrique) propres aux phases de développement d’une culture
dans un milieu précis. D’autres seuils pluviométriques (hivernaux)
conditionnent les disponibilités en eau pour l’alimentation
humaine, la réussite des cultures irriguées de l’été, ou encore la
préservation des écosystèmes terrestres et aquatiques. Pour tous
ces secteurs, le risque réel provient soit de l’étalement et de la
persistance de la sécheresse estivale, soit de la sécheresse plus
ou moins avérée des autres saisons de l’année [1, 22].
Bien qu’il ne soit pas situé dans un espace de pénurie (on est en
plein château d’eau du Maroc !), le haut bassin de
l’Oum-er-Rbia est confronté aux problèmes du manque d’eau, surtout
pendant la saison chaude et les années sèches, aussi bien au niveau
des centres urbains généralement déficitaires qu’au niveau de
l’irrigation qui est faible. L’eau du haut bassin de l’Oum-er-Rbia,
globalement abondante mais mal répartie, est généralement
considérée comme domaniale et, de ce fait, elle est destinée en
priorité à l’irrigation des cultures d’exportation des grandes
plaines atlantiques [23]. Dans le haut bassin de l’Oum-er-Rbia,
l’irrigation (7 200 hectares en année pluvieuse),
concentrée essentiellement dans le Dir et les basses vallées
atlasiques, est loin de peser lourd dans l’économie locale. En
dehors de quelques faibles droits d’eau anciens, l’utilisation des
eaux des sources et des rivières est soumise à une autorisation
administrative (avec redevance) difficile à obtenir [18].
Au-delà des considérations politiques et juridiques que revêt
l’utilisation de l’eau du haut bassin de l’Oum-er-Rbia, seules une
maîtrise et une utilisation rationnelle de l’eau peuvent apporter
une solution à la sécheresse, quelle que soit sa nature. n
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Nb. de mois secs successifs
Nb. de mois secs
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