Dr. BOUABDELI Senna
Cette thèse vise à estimer le risque de sécheresse météorologique, agricole et hydrologique en utilisant une analyse probabiliste multi-variée des caractéristiques de sécheresse pour évaluer à la fois la sévérité et la durée de la sécheresse dans le passé et le future dans les régions Center et Ouest de l’Algérie septentrionale. La thèse renferme (1) l’étude de l’impact des changements climatiques sur les ressources en eau et le bilan hydrique afin de déterminer leurs conséquences sur la production agricole au niveau des plaines du centre et de l’ouest ; (2) l’identification de l’ampleur de la sécheresse météorologique qui pourrait déclencher la sécheresse hydrologique correspondante à travers leurs caractéristiques ; (3) l’évaluation du risque futur des différents types de sécheresse selon deux scénarios d’émission (RCP 4.5 et8.5 ) ; et (4) l’estimation des périodes de retour des évènements de sécheresse à l’aide d’une analyse fréquentielle multi- variée et une étude de leurs taux de variation dans le futur sous l’effet du changement climatique. L’analyse a été basée sur des caractéristiques de sécheresse calculées à partir des indices inhérents à la sécheresse. La propagation de la sécheresse météorologique en sécheresse hydrologique a été étudiée au niveau des deux bassins versants de la Tafna et de la Macta caractérisés par des lithologies différentes. L’évaluation de l’impact de la température sur la sécheresse agricole est effectuée dans les vastes plaines agricoles du Nord-Ouest et du centre s’étalant sur les bassins versants de la Tafna, la Macta, le bassin de Chellif, et le côtiers Algérois. L’évaluation du risque d’occurrence de sécheresse dans le passé et le futur a été basée sur l’analyse multi-variée en utilisant 26 fonctions de copules multi-variées. Les événements futurs ont été estimés à partir du modèle hydrologique GR2M et de neuf simulations de données climatiques issues du modèle climatique régional RCA4 couplé avec neuf modèles climatiques globaux. L’analyse a révélé une propagation de la sécheresse météorologique vers la sécheresse hydrologique où le temps de réponse dépend de l’effet mémoire du bassin versant et de la sévérité et de la durée de l’évènement météorologique associé. Le modèle RCA4-CSIRO-MK3 est le plus pessimiste et les copules de Gumbel et de Clayton appartenant à la famille de copules archimédiennes étaient les plus adaptées aux caractéristiques de sécheresse. Un fort consensus entre le risque de récurrence des événements de sécheresse survenus, déterminées par les copules bi-variées, et les événements projetés, déterminés par les modèles climatiques sous le scénario RCP8.5. Une réduction maximale dans les périodes de retour de 5, 10, 50 et de 100ans a été révélée présentant une augmentation du risque de la sécheresse hydrologique de l’ordre de 40% sous RCP8.5 et d’environ 30% sous RCP 4.5. Les événements de sécheresse météorologique au niveau des plaines sont plus sévères et durent plus longtemps particulièrement durant la saison chaude (entre Mai et Septembre) entre 2021 et 2071 selon les deux scénarii futurs. De plus, la production agricole est menacée par une sécheresse agricole printanière (entre Février et Avril) entre 2050 et 2100 sous le scénario RCP4.5, ce qui peut avoir de graves conséquences sur les revenus agricoles ainsi que la sécurité alimentaire. Des plans d’adaptation qui consiste à optimiser l’utilisation de la ressource en eau doivent être pris en compte pour une régularisation optimale des eaux des barrages de l’ouest et pour la planification des futurs calendriers d’irrigation. This thesis aims to estimate the risk of meteorological, agricultural and hydrological drought by using a multivariate probabilistic analysis of drought characteristics to assess both the severity and duration of drought in the past and the future in the Center and West regions of northern Algeria. The thesis includes (1) the study of the impact of climate change on water resources and the water balance in order to determine their consequences on agricultural production at the level of the central and western plains; (2) identification of the meteorological drought magnitude that could trigger the corresponding hydrological drought through their characteristics; (3) evaluation of the future risk of different types of drought according to two emission scenarios (RCP 4.5 and 8.5); and (4) estimating the return periods of drought events using multivariate frequency analysis and study of their rates of change in the future under the effect of climate change. The analysis was based on drought characteristics calculated from the indices inherent to drought. The propagation of meteorological drought to hydrological drought was studied at the level of the two watersheds of Tafna and Macta characterized by different lithology. The evaluation of the impact of temperature on agricultural drought is carried out in the vast agricultural plains of the North-West and the center spreading over the watersheds of the Tafna, the Macta, the Chellif, and the coastal Algerian. The assessment of the risk of drought occurrence in the past and the future was based on multivariate analysis using 26 multivariate copula functions. Future events were estimated from the GR2M hydrological model and nine climate data simulations from the RCA4 regional climate model coupled with nine global climate models. The analysis revealed a propagation from meteorological drought to hydrological drought where the response time depends on the memory effect of the watershed and the severity and duration of the associated meteorological event. The RCA4-CSIRO-MK3 model is the most pessimistic and the Gumbel and Clayton copulas belonging to the Archimedean family of copulas were the most adapted to drought characteristics. A strong consensus between the risk of recurrence of the drought events that have occurred, determined by the bivariate copulas, and the projected events, determined by the climate models under the RCP8.5 scenario. A maximum reduction in the 5, 10, 50 and 100 year return periods was shown increasing the risk of hydrological drought by 40% under RCP8.5 and around 30% under RCP 4.5. Meteorological drought events in the plains are more severe and last longer, particularly during the hot season (between May and September) between 2021 and 2071 according to the two future scenarios. In addition, agricultural production is threatened by a spring agricultural drought (between February and April) between 2050 and 2100 under the RCP4.5 scenario, which can have serious consequences on agricultural income as well as food security. Adaptation plans that consist in optimizing the use of water resources must be taken into account for optimal water regulation of western dams and for planning future irrigation schedules.