Cette étude consiste en une description de la variabilité du régime pluviométrique dans la zone sahélienne de l'Afrique de l'Ouest et à une évaluation des impacts de cette variabilité sur les ressources en eau de la région à travers une série de modélisations hydrologiques. En effet, les résultats de plusieurs études sur la variabilité pluviométrique au Sahel au cours des cinq dernières décennies (1961-2009) montrent une baisse significative de la pluviométrie annuelle depuis 1970. Ce déficit pluviométrique a entraîné une situation de stress hydrique sévère dans la région. Burkina Faso, pays sahélien, se trouve affecté par cette situation de sécheresse continue. Ainsi, pour la caractérisation de la situation climatique à l'échelle du pays, nous avons analysé les données pluviométriques des dix stations synoptiques du pays à travers une discrétisation de la saison des pluies en plusieurs caractéristiques relatives à la période de la saison, à la fréquence et à l'intensité des pluies, et aux séquences sèches. La détermination de ces caractéristiques dans les données pluviométriques observées et dans les données simulées par cinq modèles climatiques régionaux (CCLM, HadRM3P, RACMO, RCA et REMO) mis en œuvre sous le scénario A1B de IPCC, a permis d'évaluer la représentativité des simulations pluviométriques sur le territoire burkinabé. Les simulations pluviométriques se caractérisent par une fréquence élevée de pluies de faibles intensités (comprises entre 0.1 mm/jour et 5 mm/jour), et des intensités très élevées pour les pluies maximales journalières. Cependant, l'application d'une méthode de correction (quantile-quantile) à ces simulations a permis de réduire significativement les différents biais et de produire des données pluviométriques similaires aux données observées sur la période 1961-2009. L'analyse de la variabilité pluviométrique future sur la période de prédiction de 2021-2050 en comparaison avec la période de référence de 1971-2000 montre diverses tendances pour l'évolution de la pluviométrie annuelle : une tendance significative à la baisse pour deux modèles et une tendance significative à la hausse pour deux autres modèles. Les différents changements significatifs de la pluviométrie annuelle corroborent soit avec une baisse de la fréquence des pluies, soit avec une hausse des intensités des pluies. Cependant, trois consensus se dégagent parmi les cinq modèles : une baisse de la fréquence des faibles pluies (0.1 à 5 mm/jr), un allongement de la durée moyenne des séquences sèches et une fin tardive des saisons de pluies. Aussi, quatre modèles montrent une augmentation des intensités de fortes pluies (>50 mm/jr). D'autre part les cinq modèles climatiques montrent une tendance à la hausse de l'évapotranspiration potentielle (ETP) annuelle sur la période 1961-2050. Les impacts des changements du champ des pluies et de la hausse de l'ETP sur le régime hydrologique de la partie sahélienne du bassin du Nakanbé au Burkina Faso (bassin versant de la station hydrométrique de Wayen) sont évalués à l'aide de deux modèles hydrologiques, GR2M et ORCHIDEE. Le modèle GR2M, calé et validé sur la période 1978-1999 reproduit de façon pertinente le bilan hydrologique du bassin alors qu'une procédure de répartition des écoulements simulés fut élaborée pour la validation des simulations du modèle ORCHIDEE. La mise en uvre de deux modèles hydrologiques sous les conditions climatiques d'une baisse de la pluviométrie annuelle a montré une situation hydrologique contraignante avec une baisse des écoulements et de la recharge de la nappe, et une augmentation du taux de l'évaporation dans le bilan hydrologique du bassin. Cependant, l'ampleur des impacts hydrologiques dépendent de la nature du changement dans les deux principales caractéristiques de la saison des pluies : la fréquence et l'intensité des pluies. Ainsi, une baisse de l'intensité des pluies est beaucoup plus préjudiciable à la disponibilité des ressources en eau sur le bassin avec un taux plus important de l'évapotranspiration et une réduction plus importante des ruissellements et de la recharge des nappes.

La plus grande partie de l’Afrique orientale présente un climat aride à semi-aride, et une forte variabilité spatio-temporelle des pluies. Les sécheresses sont courantes dans cette région, et persistent souvent sur plusieurs années consécutives, précédées ou suivies par des inondations majeures. La plupart des modes de vie et des activités socio-économiques restent néanmoins dépendants des précipitations, avec des effets extrêmement dommageables en périodes d’extrêmes climatiques. Il a été montré qu’un seul événement extrême suffisait à inverser la croissance économique nationale plusieurs années d’affilée. Aucun développement durable ne peut donc être réalisé en Afrique de l’Est sans une prise en compte effective de l’information climatique dans les politiques, les plans et les programmes de développement. De nombreuses études antérieures sur la région ont été consacrées à la variabilité des pluies aux échelles saisonnière, annuelle et décadaire. Peu de recherches ont porté sur l’échelle intra-saisonnière, qui est déterminante pour la plupart des applications agricoles. Cette étude vise à combler cette lacune, en examinant la structure de la saison des pluies en termes de répartition des épisodes secs et pluvieux, et la façon dont cette répartition varie dans l’espace et le temps, à l’échelle interannuelle à travers l’Afrique est-équatoriale. Des modèles de prévision destinés à être utilisés dans des systèmes d’alerte précoce, en vue d’atténuer les risques liés au climat, sont en outre développés. Les objectifs spécifiques de l’étude incluent : un diagnostic des différents aspects de la répartition des épisodes secs et pluvieux, dans leur variation interannuelle ; une analyse des relations entre les aspects de cette répartition ainsi identifiés et les principaux champs climatiques d’échelle large qui gouvernent le climat global ; une évaluation de la prévisibilité des différents aspects des épisodes secs et pluvieux pour l’amélioration des systèmes d’alerte précoce de la région.Plusieurs bases de données couvrant une période de 40 ans (1961-2000) ont été utilisées. Elles comprennent des séries de précipitations journalières mesurées par pluviomètre dans les trois pays d’Afrique orientale (Kenya, Ouganda, Tanzanie) ; les températures de surface marine (SST) du Hadley Centre ; des données de réanalyses et des stations de radiosondages de Nairobi (Kenya) et de Bangui (République Centrafricaine). Des indices d’El Niño-Oscillation Australe (ENSO), du Dipôle de l’Océan Indien et de gradients de SST, constituant des prédicteurs SST prédéfinis, ont été également utilisés [...] / Most of Eastern Africa has arid and semi-arid climate with high space-time variability in rainfall. The droughts are very common in this region, and often persist for several years, preceded or followed by extreme floods. Most of the livelihoods and socio-economic activities however remain rain-dependent leading to severe negative impacts during the periods of occurrence of climate extremes. It has been noted that one extreme event was capable of reversing national economic growth made over a period of several years. Thus no sustainable development can be attained in eastern Africa without effective mainstreaming of climate information in the development policies, plans and programmes. Many past studies in the region have focused on rainfall variability at seasonal, annual and decadal scales. Very little work has been done at intraseasonal timescale that is paramount to most agricultural applications. This study aims at filling this research gap, by investigating the structure of rainfall season in terms of the distribution of wet and dry spells and how this distribution varies in space and time at interannual time scale over Equatorial Eastern Africa. Prediction models for use in the early warning systems aimed at climate risk reduction were finally developed. The specific objectives of the study include, delineate and diagnose the some aspects of the distribution of the wet and dry spells at interannual timescale; investigate the linkages between the aspects of the distribution of wet and dry spells identified and dominant large scale climate fields that drive the global climate; and assess the predictability of the various aspects of wet and dry spells for the improvement of the use in the early warning systems of the region.Several datasets spanning a period of 40 years (1961 – 2000) were used. The data included gauged daily rainfall amount for the three Eastern Africa countries namely Kenya, Uganda, and Tanzania; Hadley Centre Sea Surface Temperature (SST); re-analysis data and radiosonde observations from Nairobi (Kenya) and Bangui (Central Africa Republic) upper air stations. The indices of El Niño-Southern Oscillation (ENSO), Indian Ocean Dipole and SST gradients which constituted the predefined predictors were also used [...]