ARTICLE
Auteur(s) : Imad
Lekouch1,2, Pierre Rognon2,
Belkacem Kabbachi3, Mohammed Benssaou3, Abdelkarim EzaidiAbdelkarim EzaidiAbdelkarim Ezaidi3
1Université Ibn Zohr d’Agadir BP Cite Dakhla
8106 80 000 Agadir Maroc
2Université Pierre et Marie Curie Case 114
4 place Jussieu 75252 Paris cedex 05 France
3Université Ibn Zohr d’Agadir Département
de géologie BP Cite Dakhla 8106 80 000 Agadir
Maroc
L’ampleur de l’ensablement des régions littorales à partir de
Tarfaya jusqu’à l’Extrême-Sud du Maroc est due à l’extrême aridité
qui règne sur ce littoral bordé par le courant froid des Canaries.
Mais il s’explique surtout par l’action de l’alizé maritime qui
souffle en permanence du N-NE au S-SW et entraîne les particules
sableuses des horizons superficiels des sols, facilement mobilisées
à cause de la rareté de la végétation, et qui est encore accentuée
par la désertification. Ces sables d’origine locale viennent
s’ajouter au flux principal qui provient des plages entre Foum
Agoutir et Tarfaya, là où le littoral, orienté Est-Ouest, est
perpendiculaire à la direction de l’alizé. Ces plages du Nord
fournissent l’essentiel du sable des dunes qui se succèdent sans
interruption le long de trois bandes sableuses, appelées « fleuves
de sable » ou couloirs dunaires ou, plus souvent encore, corridors.
Ces corridors ont une direction N-NE-S-SW imposée par l’alizé
et sont donc parallèles à la côte. Le corridor oriental
s’étend de Foum Agoutir jusqu’à la Sakia El Hamra sur une longueur
de 150 km. Le corridor central, plus court, prend sa «
source » à quelques dizaines de kilomètres de Tarfaya pour
disparaître vers la sebkha1 de Tah tandis que le
corridor occidental, le plus proche de la côte, atteint une
longueur de 310 km puisqu’il se prolonge jusqu’à plus de
200 km au sud de Laâyoune.
Les dunes qui forment ces corridors sont principalement des
barkhanes, dunes très mobiles en forme de croissant qui entraînent
de sérieux risques d’ensablement chaque fois que des installations
humaines se fixent à proximité des corridors N-NE-S-SW le long
desquels elles se déplacent [1].
Il est donc essentiel de comprendre le comportement de ces dunes
dont la forme se modifie en permanence le long de leur parcours.
La première étape consiste à classer ces formes dunaires pour
pouvoir ensuite les cartographier et suivre leur évolution par
télédétection. Cette région a été étudiée à partir de la couverture
de photos aériennes IGN-Maroc de Hersen [2] en vue de préciser la
répartition des formes et la dynamique des barkhanes mais sans
utiliser les images satellitaires, plus indiquées pour suivre
l’évolution des dunes dans le temps en permettant une analyse
globale sur l’intégralité du corridor. C’est pourquoi nous avons
choisi une image Landsat ETM+ acquise en 2000 [3],
représentant la partie nord du corridor occidental selon un
transect situé tout près de l’océan, depuis le cap Juby jusqu’à
Laâyoune sur une longueur de 80 km. Dans le cadre de cette
étude, nous exposons dans cet article quelques résultats
méthodologiques obtenus sur ces corridors par l’étude de cette
image. Cette étude pourra être comparée à d’autres images du même
secteur prises à des dates différentes pour étudier la dynamique
des barkhanes dans le temps. Cette méthode de télédétection est
plus accessible pour des chercheurs disposant de moyens limités,
par exemple une image Landsat de faible résolution mais sans la
couverture de photos aériennes.
Présentation de la zone étudiée
Contexte régional
Le bassin sédimentaire de Tarfaya est situé au sud-ouest du
littoral atlantique marocain, entre les latitudes 11°-13° W et
28°-29° N. Il est limité au nord-est par la chaîne atlasique
et présente deux façades maritimes d’orientation différente (figure 1) :
- – Est-Ouest, entre l’embouchure du Draa et Tarfaya avec
des alternances de falaises vives et de plages sableuses ;
- – NNE-SSO, à partir de Tarfaya où prédominent les plages
sableuses.
La longueur totale de ce littoral est d’environ 235 km
depuis Foum Drâa au NE jusqu’à la plage de Mégriou au sud-ouest.
Cette région peut est divisée en trois grandes unités
morphologiques :
- – des bas plateaux bordés par une corniche de grès
horizontaux hammadiens ;
- – le pays crétacé drainé par plusieurs oueds, en
particulier l’oued Draa et l’oued Chebeika ;
- – et la plate-forme côtière.
Les sédiments du bassin de Tarfaya sont constitués de roches
dures : séries du Crétacé, et du Miocène, recouvertes dans leur
partie occidentale par des dépôts marins du Moghrébien
(Plio-Pléistocène) qui en accentuent l’allure tabulaire [4].
Mais seuls les dépôts continentaux récents sont sensibles à
l’érosion éolienne, en particulier : les formations sableuses non
consolidées, les encroûtements calcaires ou les limons rougeâtres
sur la frange littorale. Ces derniers, d’âge holocène et/ou
pléistocène supérieur, ont environ 1 m d’épaisseur, mais ils
sont très facilement emportés par le vent lorsqu’ils ne sont pas
protégés par des dépôts sableux postérieurs.
La contribution des dépôts continentaux au flux des sables
éoliens est donc minime en comparaison de celle de la dérive
littorale au nord ou même de celle des petites plages de la côte
ouest.
Le climat du bassin de Tarfaya est spécialement tempéré par
l’humidité marine au niveau de la frange côtière tandis que le
reste de la région est soumis à l’aridité saharienne [5].
Il se caractérise par de faibles précipitations durant
l’hiver, de novembre à mars. Leur moyenne ne dépasse pas
50 mm. La nébulosité est importante ; elle est provoquée
par le contact de l’air marin plus frais avec l’air chaud de
l’intérieur. À Tarfaya, on compte une quinzaine de jours par an de
brouillard persistant avec une forte humidité relative (la moyenne
annuelle est de 50 à 80 %, mais elle décroît rapidement au
milieu du jour). Le régime thermique est modéré près du
littoral à cause de la forte nébulosité et de la proximité du
courant froid des Canaries. La température moyenne annuelle
reste de l’ordre de 17 °C. Le vent étant lié aux
positions saisonnières de l’anticyclone Atlantique, présente un
cycle de fonctionnement en deux phases :
- – en été, l’anticyclone Atlantique se trouve aux
latitudes moyennes et engendre des vents de direction NNE, souvent
forts (en particulier en juin, juillet et août) ;
- – en hiver, les vents sont plus faibles avec une
direction O à SO et résultent de la position méridionale de
l’anticyclone des Açores.
Origine du sable dunaire
L’observation de l’image de la figure 2 montre que
les trois corridors prennent naissance sur des plages.
Les études sédimentaires effectuées sur le système dunaire du
Bassin de Tarfaya Laâyoune, menées au sein de notre équipe de
recherche [6, 7] et par d’autres chercheurs, indiquent que
l’alimentation en sable de ces corridors peut avoir plusieurs
origines :
- – d’une part, les oueds qui jalonnent la plate-forme
côtière apportent des matériaux assez comparables par leurs
caractères minéralogiques et morphoscopiques à ceux des plages. On
retrouve, par exemple, sur celles-ci des faciès biodétritiques ou
silico-clastiques analogues à ceux des formations du Crétacé et du
Moghrébien ;
- – d’autre part, l’action des houles et des tempêtes
provoque l’érosion des falaises littorales tandis que la dérive
littorale remanie les sables des plages qui interrompent localement
la côte rocheuse ;
- – enfin l’action éolienne contribue aussi à l’érosion
des roches et à la mobilisation des sables qu’elle redistribue vers
le SSO.
Notre étude se limitera à une petite partie du cordon le plus
occidental pour illustrer les possibilités des techniques proposées
dans cet article.
Techniques mises en œuvre
Cette étude fondée sur la mise en œuvre de plusieurs techniques
s’est déroulée en plusieurs étapes.
Détermination plus précise des formes dunaires
par télédétection
Les études réalisées sur les dunes ont montré que les bandes
spectrales Landsat sont très utiles pour détecter les
caractéristiques de ces dunes. Ainsi, le quartz, minéral dominant
dans ces massifs dunaires, a une haute réflectance dans les bandes
7, 5 et 4 [8]. À partir de ces trois bandes, une composition
colorée a été réalisée, puis affinée en utilisant une combinaison
arithmétique entre l’image trichromique (les trois composantes
principales) et l’image à haute résolution (la bande panchromatique
de haute résolution : 14,250 mètres). Par la méthode du plus
proche voisin, on rééchantillonne automatiquement les trois canaux
d’origine à la résolution maximum. L’image résultante est une image
claire et relativement plus fine où l’on peut distinguer les
contours des dunes ainsi que des détails fins, ce qui contribuera
par la suite à une meilleure classification (figure 2).
Traitement des données : utilisation d’un SIG
Dans le cadre de cette étude, les dunes sont considérées comme des
objets ou « entités » géographiques à quelque échelle que ce soit
et ont pour particularité d’être des objets localisés.
Ces objets doivent donc être caractérisés par leur
localisation (coordonnées), leur forme et leur dimension. Cette
partie géométrique de leur description permet leur représentation
cartographique. Cette base de données a ensuite été enrichie grâce
à des descripteurs ou attributs multiples, comme par exemple :
- – des fichiers de base provenant du traitement et des
compositions effectués sur les bandes Landsat TM7 et d’une carte
d’altitudes terrestres ;
- – des fichiers thématiques sur la classification des
dunes, les effets de la surface ou la digitalisation de la
topographie ;
- – enfin des fichiers comprenant les calculs des
dimensions et des surfaces des dunes, les statistiques sur les
catégories dunaires et les caractéristiques éoliennes.
Classification simplifiée des formes dunaires
L’étude des paysages dunaires par télédétection a suscité de
nombreux travaux [9-14]. Ainsi, sur les images satellitaires, le
contraste radiométrique entre les aires dénudées et les aires
couvertes a permis de mettre en évidence des formes ou encore des
textures que nous analysons en tant qu’indicateurs morphologiques
[15, 16]. La netteté du filtrage et les contrastes des
couleurs, associés à une bonne résolution, permettent
l’identification des différents types de dunes et des facteurs qui
expliquent leur évolution. Ainsi, on distingue différentes familles
désignées par des codes sur la figure 3 :
- – le code 1 désigne des formes élémentaires, arrondies
ou allongées (amas sableux, boucliers, dômes), de petite taille,
qui sont en relation avec des vents de direction variable. Elles
correspondent à la forme embryonnaire de la barkhane ;
- – le code 2 comprend l’ensemble des dunes en forme de
croissant (barkhane), avec un talus d’avalanche bien individualisé
et deux cornes plus ou moins développées et parfois dissymétriques.
Ces dunes qui peuvent être jointives, forment des cordons
barkhanoïdes. Toutes ces dunes sont des dunes transversales et sont
modelées par des vents unidirectionnels ;
- – le code 3 correspond à des dunes complexes avec
plusieurs bras d’extension inégale et divergeant à partir d’un
sommet unique. Ces formes, qui ressemblent plus ou moins à des
étoiles, sont rares dans cette région et indiquent des vents locaux
de directions variables, correspondant à au moins trois directions
principales du vent ;
- – le code 4 représente des dunes en cordons linéaires
effilés s’allongeant sur plusieurs dizaines ou centaines de mètres,
avec des talus d’avalanche changeant selon les saisons.
Ces dunes résultent de l’action de deux vents saisonniers
d’orientation oblique par rapport à l’axe de la dune ;
- – le code 5 désigne des associations dunaires complexes
qui regroupent plusieurs dunes élémentaires, par exemple à la
convergence de plusieurs directions de vent.
Évolution spatiale de la forme des dunes
Répartition des dunes le long du couloir
le plus occidental
Dans le secteur étudié, les différentes accumulations sableuses se
répartissent le long du corridor avec des densités variables.
Ces fluctuations en forme et en nombre peuvent être expliquées
par différents facteurs, en particulier la variabilité de la
direction et de l’intensité du vent, le flux du sable apporté, les
interactions entre les dunes et la topographie du couloir.
Les observations sur ce premier corridor ont permis de diviser
celui-ci entre Tarfaya et Laâyoune en trois grands secteurs
différenciés selon la direction, la densité et la forme des dunes
et selon la topographie :
- – le premier s’étend sur 22,2 km entre les
latitudes 27,81° et 27,63° N avec une direction générale N30.
Il est caractérisé par un nombre de dunes limité (407 dunes)
où les formes barkhanoïdes sont dominantes (206 dunes). Au sein de
ce secteur, on observe une zone ou les édifices sableux sont peu
présents à cause de l’existence d’une sebkha qui empêche la
progression des dunes ;
- – le deuxième secteur a une direction N22 et une
longueur de 28,8 km entre les latitudes 27,63° et 27,39°N. Son
originalité tient à la grande densité et à la diversité de ses
dunes (3 128 dunes).
- – Enfin, le troisième s’allonge sur 27,6 km entre
les latitudes 27,39° et 27,16°N et a une direction N23.
Il contient un nombre moyen de dunes par rapport aux secteurs
précédents (1 397 dunes) (figure 4).
Interactions entre les dunes le long
de ce couloir
Les observations satellitaires montrent que les dunes interagissent
en permanence entre elles à l’intérieur du couloir, comme l’a bien
montré la thèse de Hersen [2], mais ces collisions sont très
difficiles à mettre en évidence à partir d’une seule image
satellitaire. En revanche, on peut facilement observer les deux «
comportements » suivants. Dans le premier, deux ou trois barkhanes
successives sont liées par l’extension anormale d’une de leurs
cornes qui rejoint celle de la dune située juste en aval. Ainsi sur
la figure 5, dans le
carré rouge, où trois dunes se succèdent, les dunes d’amont
allongent leur corne droite vers la corne droite de la dune située
en aval, formant ainsi une succession de barkhanes coalescentes. Ce
type d’agencement, dit « en échelon », implique que les dunes se
succèdent d’amont en aval dans un flux sableux très rapide, ce qui
est très fréquent dans les régions d’alizé maritime [2].
Il est très différent de l’agencement en rubans de dunes
transverses barkhanoïdes qui sont issues de la coalescence de
barkhanes jointives (d’où leur nom) orientées perpendiculairement à
la direction du vent. Cet agencement se rencontre au contraire
plutôt dans les régimes de vents moins efficaces avec une masse de
sable disponible plus importante.
Un autre agencement dit « en convoi » désigne un groupe de dunes
assez espacées qui progressent parallèlement au flux sableux de
façon régulière et sans collision (figure 5, carré
jaune).
Variabilité des directions des vents
Nous avons cherché à remédier à l’absence de mesures précises sur
les variations de direction des vents sur l’ensemble de ce secteur.
Pour cela, nous avons relevé les axes de symétrie des barkhanes et
des dunes linéaires sur l’image satellitaire pour avoir une idée
des directions moyennes des flux sableux au sein de chaque secteur.
La figure 6 présente les
résultats de trois de ces « roses des vents » originales qui
confirment que, dans notre secteur, ces variations de l’alizé
restent minoritaires en moyenne sur l’année. Ces résultats
montrent en effet que dans le premier secteur les barkhanes suivent
toutes des directions N30 et N25. En allant vers le sud-ouest,
elles ont tendance à prendre d’autres directions, cependant
toujours voisines du NNE. Pour les dunes linéaires, les
orientations sont comprises entre le NNO et NNE. Cette méthode un
peu rudimentaire masque toutefois les changements de direction du
vent, brefs mais significatifs par leur violence et par leur effet
sur le comportement des dunes. On ne pourrait pas expliquer la
morphologie et l’orientation de certaines dunes sans faire appel à
ces variabilités dans leur direction de déplacement. Or c’est cette
variabilité qui est la cause des collisions entre dunes qui aboutit
parfois à leur fractionnement et donc à l’apparition de nouvelles
formes dunaires, comme l’a bien montré Hersen [2].
Influence de la topographie
La vitesse de déplacement des dunes dépend non seulement du vent
mais aussi de l’allure de la topographie qui peut soit entraver le
déplacement en masse du sable par le biais d’une barrière (comme
une falaise ou une sebkha), soit l’accélérer dans le cas d’un
terrain uniforme et plat. Ce facteur topographique peut être
étudié à partir de cartes des variations d’altitude et de cartes
des pentes d’où sont tirés ensuite les profils de la figure 7. Par exemple,
dans le secteur 1 de la région étudiée (indiqué par un trait
noir sur la figure 1) le nombre de
dunes très variable le long du profil, est en rapport avec
l’altitude, d’abord très régulière, puis s’accentuant vers le sud
au niveau d’une dépression (zone A sur le profil de la figure 7), et
remontant ensuite brusquement selon un profil très accidenté
(zone B). Dans la zone A, où les pentes sont relativement
faibles et les altitudes décroissantes dans le sens du vent, la
densité des dunes est plus faible, avec la présence d’un nombre
élevé de formes simples (code1 et code2). Au contraire, dans
la zone B où les pentes sont assez fortes, on constate un
accroissement de la densité des dunes et surtout l’apparition de
formes dunaires plus complexes (code 5) (figure 8).
La topographie plus escarpée favorise le ralentissement de la
progression des dunes (en particulier des barkhanes) et surtout des
collisions entre les dunes, ce qui conduit à l’apparition de formes
plus complexes.
Quantification des volumes sableux en transit
le long des corridors
Variations de la densité
et de la taille des barkhanes
Différents types de dunes coexistent au sein du corridor étudié
mais avec des tailles et des volumes très variables (figure 9). Grâce à la
télédétection, il est possible de tenter de quantifier à la fois la
surface occupée par chaque dune et de mesurer la densité des dunes
pour chaque secteur, et par conséquent d’estimer leur volume, ce
qui permet d’avoir une idée, même grossière, des volumes de sables
en transit le long du corridor. Ainsi, sur l’image Landsat
présentée dans ce travail, il est possible de déterminer les
superficies occupées par chaque unité sableuse grâce au logiciel
MapInfo, à partir de la digitalisation des contours dunaires.
Variations de la superficie des dunes
le long du corridor
La figure 10 montre que,
sur l’ensemble du couloir dunaire étudié, les dunes de type
barkhanes (code 2) sont largement prédominantes en superficie, loin
devant les formes élémentaires (code 1) et les dunes linéaires
(code 4) qui sont presque à égalité. Mais si l’on cherche à
comparer le degré d’ensablement par les dunes (toutes formes
confondues) dans chacun des trois secteurs (figure 11) on
constate qu’il est maximum dans le secteur 2, avec 61,20 % de la
surface occupée par les dunes alors qu’il est seulement de la
moitié dans le secteur 3 (30,60 %) et d’à peine 8,40 % dans le
secteur 1 où le cordon sableux prend naissance.
Variations des volumes de sable transporté
par les barkhanes
Une technique morphométrique pour mesurer le volume
des barkhanes
Les premières mesures concernant les caractéristiques
morphologiques des barkhanes et les relations existant entre elles
ont été réalisées par différents chercheurs dans plusieurs régions
désertiques du monde [17-21]. Par exemple dans le Sud-Ouest du
Maroc autour de Laâyoune, Sauermann et al. [22]. ont montré
qu’il est possible d’accéder à la mesure du volume des dunes à
partir de deux paramètres mesurables par télédétection : leur
largeur (W) et leur hauteur (H). Mais ces mesures ne peuvent être
obtenues que pour des dunes à forme géométrique régulière,
c’est-à-dire les barkhanes. C’est pourquoi nous avons sélectionné
une vingtaine de barkhanes dont la largeur (W) et la hauteur (H)
ont été mesurées sur le terrain pour pouvoir en extraire l’équation
linéaire (W = aH+b) qui représente la relation entre ces deux
paramètres (figure 12). Cette
équation a permis de calculer par extrapolation les hauteurs de
toutes les barkhanes que nous avions digitalisées à partir de
l’image satellite et pour lesquelles nous disposions déjà des
mesures de leur largeur. La comparaison de nos résultats avec
ceux obtenus par Sauermann et al. dans la région de Laayoune
[22] ou au Pérou par Finkel [17] et par Hastenrath [19] montre des
similitudes en ce qui concerne aussi bien la forme générale des
barkhanes que leur taille minimale (H = 1 m), ce qui avait
déjà été observé par Bagnold [23] (tableau 1).
Tableau 1 Comparaison des résultats obtenus dans
notre étude et ceux d’autres chercheurs.
|
Finkel
|
Hastenrath
|
Sawermann
|
Notre étude
|
|
a
|
10,3
|
8,2
|
11,1
|
10,9
|
|
b
|
4
|
9,5
|
5,6
|
24,78
|
|
R2
|
|
|
0,97
|
0,93
|
Application de cette technique au corridor dunaire
étudié
Grâce à cette méthode indirecte, il a été possible d’évaluer le
volume des barkhanes (min = 1 200 m3, max =
92 000 m3, moy =
30 000 m3) de notre région et de montrer par
exemple, que le secteur 1 ne représente qu’environ 17 % du
volume total des barkhanes mesurées alors que le secteur 2 en
concentre 45 % et le secteur 3 autour de 38 % (figure 13).
Conclusion
Les corridors de barkhanes sont présents sur toutes les façades
occidentales des continents là où les alizés océaniques qui
soufflent en permanence, débordent sur le continent voisin. Dans
ces régions, l’évolution morphologique des dunes ne peut pas se
comprendre si on ne les intègre pas dans une structure plus vaste
au sein de laquelle elles se déplacent, interagissent et souvent se
modifient ou disparaissent. Les techniques de télédétection
par satellite permettent d’avoir une vue d’ensemble de ces
phénomènes dans le temps et dans l’espace, même dans des régions
dont l’accès est difficile, tel le couloir dunaire de
Tarfaya-Laâyoune. Hersen l’avait bien montré dans sa thèse [2] en
utilisant uniquement des photos aériennes de l’IGN-Maroc associées
à des expériences de laboratoire sophistiquées. Nous avons voulu
montrer que certains résultats, même quantitatifs, peuvent être
obtenus grâce à des analyses morphométriques à partir de la seule
image Landsat dont nous disposions. Nous avons utilisé quelques
valeurs mesurables sur l’image, comme la largeur, la longueur, la
hauteur et la superficie de chaque dune et intégré un système
d’information géospatial qui permet de voir, d’un seul coup, les
différents facteurs qui influencent les formes, les orientations ou
les associations de dunes au sein « du fleuve de sable ». On peut
ainsi également mettre en évidence des différences à l’échelle
régionale puisque ces accumulations sableuses sont réparties d’une
manière différente dans les trois secteurs étudiés.
Cette méthode permet aussi de remonter aux causes de ces
variations, comme par exemple :
- – la variabilité éventuelle des directions du vent
d’après les déformations systématiques des formes des barkhanes
dans certains secteurs qui sont dépourvus de toute station
météorologique ;
- – les mécanismes de l’approvisionnement en sable révélés
par exemple par les directions des flux sableux à partir des plages
situées entre Tarfaya et Laâyoune et en particulier celle de
Migriou dans le secteur 2 (figure 1) ;
- – les collisions entre ces barkhanes qui sont fréquentes
puisque certaines d’entre elles peuvent se déplacer ici avec des
vitesses de l’ordre de 30 mètres par an ;
- – enfin les variations considérables de la densité et de
la taille des dunes d’un secteur à l’autre, qui suggère une
augmentation de la masse du stock sableux charrié par le vent, par
exemple en allant du premier secteur vers les autres et de l’ouest
vers l’est.
Toutes ces informations enregistrées peuvent être interrogées
séparément ou mises en relation puisqu’elles sont géoréférencées.
Elles devraient permettre de mieux gérer le risque d’ensablement
pour les activités humaines et pourraient être appliquées dans
d’autres cas. Cette méthode a en effet l’intérêt de fournir une
information quantitative et une base de données géocodées en vue de
suivre le phénomène de la migration des dunes à grande échelle.
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1 Bassin occupant le fond d’une dépression
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|
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