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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.

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ARTICLE

Auteur(s) : Moulay Driss El Jihad

Laboratoire ICOTEM (EA n° 2252), MSHS, Université de Poitiers, 99, avenue de Recteur Pineau, 86022 Poitiers, France
<d.eljihad@caramail.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
J F M A M J J A S O N D
1961 K K K-O K-O K K
1962 K K K-O K-O K
1963 K-O K-O K-O K K-O K-O
1964 K K-O K-O K-O K-O K-O K-O
1965 K-O K-O K-O K-O K
1966 K-O K K-O K-O K-O K-O K-O
1967 K K K K-O K-O K
1968 K K K K-O K K-O K-O
1969 K K-O K K K
1970 K K K-O K K-O K-O K K K
1971 K K-O K-O K-O K
1972 K K K-O K-O K-O
1973 K K-O K-O K
1974 K-O K-O K-O K-O K K-O K-O
1975 K K-O K-O K-O K-O
1976 K-O K-O K-O K-O
1977 K K K K-O K-O K-O K
1978 K K K K-O K K-O K-O K
1979 K K K-O K-O K-O O K K
1980 K K-O K-O K-O K-O K-O K-O
1981 K K-O K-O K-O K-O K-O
1982 K-O K-O K-O K-O K-O
1983 K-O K-O K K-O K-O K-O K-O K-O
1984 K-O K-O K-O K-O K-O K-O K-O K
1985 K K-O K-O K-O K-O K-O
1986 K-O K-O K-O K-O K
1987 O K K K-O K-O K-O K K-O
1988 O K K K-O K-O K-O K-O K-O
1989 K-O O K K K K
1990 K-O K K-O K-O K
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  % Nb. d’années  %
1 0 0,0 1 3,3
2 0 0,0 5 16,7
3 0 0,0 7 23,3
4 2 6,7 5 16,7
5 10 33,3 5 16,7
6 5 16,7 5 16,7
7 9 30,0 2 6,6
8 3 10,0 0 0,0
9 1 3,3 0 0,0
Total 30 100 30 100
 

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.

Tableau 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.



Année Khénifra Ouiouane
Précipitations annuelles (mm) Nb. annuel de mois secs Nb. de mois secs de la saison estivale Précipitations annuelles (mm) Nb. annuel de mois secs Nb. de mois secs de la saison estivale
1961 447 6 4 790 2 2
1962 946 5 5 1 713 2 2
1963 1 156 6 5 2 071 5 4
1964 696 7 6 1 240 6 6
1965 576 5 5 938 4 4
1966 432 7 5 784 6 4
1967 592 6 4 780 2 2
1968 782 7 6 1 650 3 3
1969 799 5 5 1 618 1 1
1970 717 9 6 991 3 3
1971 953 5 5 1228 3 3
1972 565 5 4 1 130 3 3
1973 712 4 4 1 250 2 2
1974 534 7 5 858 6 4
1975 684 5 5 1 160 4 4
1976 983 4 3 1 341 4 3
1977 644 7 5 1 038 3 3
1978 594 8 6 1 139 3 3
1979 734 7 4 1 219 4 4
1980 509 7 6 725 6 5
1981 298 6 5 605 5 4
1982 616 5 5 795 5 5
1983 362 8 6 468 7 5
1984 331 8 5 519 7 5
1985 480 6 5 866 5 5
1986 547 5 4 734 4 4
1987 639 7 6 1 005 5 4
1988 453 7 5 625 6 4
1989 831 5 5 1 292 2 2
1990 506 5 4 963 3 2

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 Khénifra Ouiouane
Année Précipitations (mm) Nb. de mois secs (p < 2t) Année Précipitations (mm) Nb. de mois secs (p < 2t)
1 1981 298 6 1983 468 7
1984 331 8 1984 519 7
1983 362 8 1981 605 5
1966 432 7 1988 625 6
1961 447 6 1980 725 6
1988 453 7 1986 734 4
2 1985 480 6 1967 780 2
1990 506 5 1966 784 6
1980 509 7 1961 790 2
1974 534 7 1982 795 5
1986 547 5 1974 858 6
1972 565 5 1985 866 5
3 1965 576 5 1965 938 4
1967 592 6 1990 963 3
1978 594 8 1970 991 3
1982 616 5 1987 1 005 5
1987 639 7 1977 1 038 3
1977 644 7 1972 1 130 3
4 1975 684 5 1978 1 139 3
1964 696 7 1975 1 160 4
1973 712 4 1979 1 219 4
1970 717 9 1971 1 228 3
1979 734 7 1964 1 240 6
1968 782 7 1973 1 250 2
5 1969 799 5 1989 1 292 2
1989 831 5 1976 1 341 4
1962 946 5 1969 1 618 1
1971 953 5 1968 1 650 3
1976 983 4 1962 1 713 2
1963 1 156 6 1963 2 071 5
Moyenne  –  637  –   –  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 Khénifra Ouiouane
Nb. d’années  % Nb. d’années  %
Mono-modal 6 20,0 14 46,7
Bi-modal 18 60,0 10 33,3
Tri-modal 6 20,0 6 20,0
Total 30 100 30 100

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).



Station J F M A M J J A S O N D
Khénifra Nb. de cas 5 4 5 9 19 23 30 29 27 20 6 7
Fréquence (%) 17 13 17 30 63 77 100 97 90 67 20 23
Moyenne (P < 2T)
Ouiouane Nb. de cas 2 2 3 2 6 15 29 24 20 11 3 4
Fréquence (%) 7 7 10 7 20 50 97 80 67 37 10 13
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).

J F M A M J J A S O N D
Khénifra 10 % 206 219 142 202 83 78 17 36 39 140 166 200
20 % 155 140 118 170 64 58 9 16 29 95 137 160
50 % 66 79 66 71 27 17 2 4 14 26 65 73
80 % 22 37 38 22 10 3 0 0 4 13 33 13
90 % 11 19 15 12 9 2 0 0 2 1 15 9
CV 0,90 0,75 0,78 0,84 0,92 1,12 1,75 2,14 1,00 1,02 0,68 0,94
Ouiouane 10 % 338 333 285 339 154 71 35 73 79 221 322 276
20 % 270 257 217 262 104 45 25 48 45 108 233 202
50 % 88 127 101 115 51 30 4 19 15 46 104 130
80 % 32 81 37 39 23 10 0 2 2 17 46 31
90 % 14 37 23 25 15 4 0 0 0 13 14 3
CV 0,96 0,70 0,94 0,79 0,83 0,73 1,40 1,23 1,15 1,03 0,84 1,10

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).

  Khénifra   Ouiouane
Effectif d’années    % Effectif d’années    %
1 0   0,0 2   6,7
2 1   3,3 9   30,0
3 3   10,0 7   23,3
4 8   26,7 6   20,0
5 11   36,7 5   16,7
6 7   23,3 1   3,3
Total 30   100 30   100

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

Où :
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)

Où :
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 tables.
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 5)

Tableau IX. Les bilans hydriques de Khénifra et de Ouiouane (1961/1990).

Khénifra J F M A M J J A S O N D Année
P 81 85 79 84 36 25 4 14 19 46 75 89 637
T 9,2 10,7 12,5 13,9 17,4 22,8 27,9 27,6 24,3 18,4 13,8 10,5 17,4
P < 2T
ETP 47 66 89 113 156 202 246 226 178 118 64 49 1554
P < ETP
BC 34 19  – 10  – 29  – 120  – 177  – 242  – 212  – 159  – 72 11 40  – 917
DPC  – 10  – 39  – 159 -336
RU 85 100 90 66 19 3 0 0 0 0 11 51
ΔRU 34 15  – 10  – 24  – 47  – 16  – 3 0 0 0 11 40
SH 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4
DH 0 0 0 5 73 161 239 212 159 72 0 0 921
ETR 47 66 89 108 83 41 7 14 19 46 64 49 633
Ouiouane J F M A M J J A S O N D Année
P 143 152 125 137 65 30 10 26 27 68 135 133 1051
T 2,9 4,3 6,3 9,2 11,2 16,6 22,3 21,4 15,9 11,4 7,4 4,1 11,1
P < 2T
ETP 23 38 51 80 101 138 176 153 113 76 40 24 1013
P < ETP
BC 120 114 74 57  – 36  – 108  – 166  – 127  – 86  – 8 95 109  + 38
DPC  – 36  – 144  – 310 -437
RU 100 100 100 100 67 22 4 2 0 0 95 100
ΔRU 0 0 0 0  – 33  – 45  – 18  – 2  – 2 0 95 5
SH 120 114 74 57 0 0 0 0 0 0 0 104 469
DH 0 0 0 0 3 63 148 125 84 8 0 0 431
ETR 23 38 51 80 98 75 28 28 29 68 40 24 582
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 Ouiouane

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).
J F M A M J J A S O N D
Khénifra P/T 8,8 7,9 6,3 6,0 2,1 1,1 0,1 0,5 0,8 2,5 5,4 8,5
P/ETP 1,72 1,29 0,89 0,74 0,23 0,12 0,02 0,06 0,11 0,39 1,17 1,82
SH SH SH SH SS S HS HS S SS SH SH
Ouiouane P/T 49,3 35,3 19,8 14,9 5,8 1,8 0,4 1,2 1,7 6,0 18,2 32,4
P/ETP 6,22 4,00 2,45 1,71 0,64 0,22 0,06 0,17 0,24 0,89 3,37 5,54
HH HH H SH SH SS HS S SS SH H HH
 
Type de sécheresse P/T P/ETP DH (mm) F = p < 2t (%)
Saison humide HH Mois hyperhumide P ≥ 30T P/ETP ≥ 4 DH = 0 F < 10
H Mois humide 30T > P ≥ 15T 4 > P/ETP ≥ 2 DH = 0 10 ≤ F < 20
SH Mois sub humide 15T > P ≥ 3T 2 > P/ETP ≥ 0,5 DH ≤ 30 20 ≤ F < 50
Saison sèche SS Mois subsec 3T > P ≥ 1,5T 0,5 > P/ETP ≥ 0,20 30 < DH ≤ 100 50 ≤ F < 60
S Mois sec 1,5T > P ≥ 0,8T 0,20 > P/ETP ≥ 0,10 100 < DH ≤ 170 60 ≤ F < 85
HS 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.

Conclusion

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

Références

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